[发明专利]对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法及其装置

说明书

本发明公开了一种对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法及其装置，其涉及油气田开发井筒完整性领域，所述对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法包括：通过实际测量得到气井井口环空压力随时间的变化的数据一；获取气井的井身结构参数、井筒温度参数和气体性质参数；将环空压力随时间的变化的数据一、气井的井身结构参数、井筒温度参数、气体性质参数与预定的井口环空压力预测解析模型进行拟合得到水泥渗透率、近井地层压力、初始气柱高度；基于初始气柱高度得到液柱高度；基于液柱高度、近井地层压力得到最大井口环空压力；等等。本申请能够对环空压力进行有效的定量分析，为环空压力管理规程的制定提供依据。

技术领域

本发明涉及油气田开发井筒完整性领域，特别涉及一种对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法及其装置。

背景技术

在气井生产运行过程中，尤其是对于高温高压气井，井口环空持续带压现象普遍，严重威胁人员、环境和井筒的安全。根据环空压力的来源，环空压力可分为两种类型：(1)由于温度升高、天然气鼓胀引起，油套环空和套管环空内流体在有限空间内受热膨胀，导致环空压力上升；(2)由于天然气泄漏导致环空压力升高，主要包括油管柱、套管柱密封失效和水泥环密封失效。其中，对于第一类环空压力，可以通过降低产量或使用绝热材料来解决；对于第二类环空压力则必须在井筒设计和生产中采取有效措施、制定合理操作规程来解决。

合理分析井口环空压力数据为制定科学的环空压力管理措施提供了依据。目前针对气井环空带压现象，油气生产现场采取了一定措施。如API RP 90和API RP 90-2标准分别规定了海上和陆上油气井井口各环空的最大许用操作压力的计算方法；Anders等(2008)在SPE会议论文《Prudhoe Bay Well P215Surface Casing Collapse》(SPE 116771)中记载了阿拉斯加普拉德霍湾现场的提高井筒完整性的管柱设计原则：设计最大可接受带压值A环空为2000psi，B环空为1000psi，后续的环空为500psi。通过现场资料调研可知这些操作规程人为主观性较强，并未结合环空压力形成的特征。

针对井口环空压力，国内学者研究了预测模型，如《石油学报》中2015年的文献《深水油气井开采过程环空压力预测与分析》，该文针对环空流体热膨胀引起的环空压力，根据能量守恒和多层圆筒壁传热提出了环空压力的迭代计算方法。然而，针对气体泄漏引起井口环空压力，在目前未见到有关现场监测数据的分析方法以分析环空压力，从而制定有效的管理措施。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法及其装置，其能够对环空压力进行有效的定量分析，为环空压力管理规程的制定提供依据。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种对气井井口套管环空压力监测数据的分析方法，包括以下步骤：

通过实际测量得到气井井口环空压力随时间的变化的数据一；

获取气井的井身结构参数、井筒温度参数和气体性质参数；

将所述环空压力随时间的变化的数据一、所述气井的井身结构参数、井筒温度参数、气体性质参数与预定的井口环空压力预测解析模型进行拟合得到水泥渗透率、近井地层压力、初始气柱高度；

基于所述初始气柱高度得到液柱高度；

基于所述液柱高度、所述近井地层压力得到最大井口环空压力；

基于所述水泥渗透率、所述近井地层压力、所述初始气柱高度、初始气柱高度和所述预定的井口环空压力预测解析模型得到达到最大环空压力所需时间；

基于所述水泥渗透率、所述近井地层压力、所述液柱高度、所述最大井口环空压力和所述预定的井口环空压力预测解析模型得到环空压力随时间变化的数据二；