[发明专利]一种火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法

权利要求书

1.一种火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，首先确定火驱注气井套管柱的工况极限载荷，包括套管管柱受力载荷和地应力载荷，套管管柱受力载荷包括有效外挤、有效内压、轴向载荷及热应力载荷；地应力载荷包括垂向地应力、水平地应力及岩石强度；然后基于腐蚀/蠕变损伤预测套管材料强度损失，计算服役套管剩余强度，根据套管柱工况极限载荷、服役套管的承载能力建立套管柱服役安全评价，确定套管柱工况极限载荷、服役套管承载能力和套管管柱安全风险。

2.根据权利要求1所述的火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，井下套管柱有效外挤载荷具体为：

p_ce＝G_w1H(H≤H_lost)

p_ce＝G_w1H+G_S(H-H_lost)(H＞H_lost)

其中，P_ce为井深H处的有效外挤压力；G_w1为计算外挤压力时的管外液柱当量压力梯度；G_s为盐水柱当量压力梯度；H_lost为漏失液面的深度。

3.根据权利要求1所述的火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，不考虑气柱重量时的有效内压力计算如下：

p_be＝p_bh-G_wH

其中，p_s为井口压力；p_be为任意深度处套管的有效内压力；

直井的有效轴向力计算如下：

其中，T_en为第n段套管柱轴向力；ΔL_i为管柱井深；q_ei为第i段套管有效重量。

4.根据权利要求1所述的火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，火烧油层燃烧形成的温度场中的轴向热应力具体为：

σ_t＝α·E·ΔT

其中，σ_t为热应力；α为线膨胀系数；E为弹性系数；ΔT为温度变化值。

5.根据权利要求1所述的火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，上覆岩层压力为：

其中，σ_v为垂向地应力；h为地层埋藏深度；σ(h)为地层密度随地层深度变化的函数；g为重力加速度。

6.根据权利要求1所述的火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，最大/最小水平主应力为：

其中，ρ_ma为密度、为孔隙度、ρ_f为流体密度、P_v为孔压、β/ψ为构造应力常数、μ_s为泊松比。

7.根据权利要求1所述的火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，火烧油层燃烧形成的温度场中的轴向热应力具体为：

σ_t＝α·E·ΔT

其中，σ_t为热应力；α为线膨胀系数；E为弹性系数；ΔT为温度变化值。

8.根据权利要求1所述的火烧油层驱油注气井套管柱服役安全评价方法，其特征在于，以井眼为中心，建立套管-水泥环-地层有限元模型，仿真模拟火烧油层工艺过程中井筒的应力场分布特征，计算套管承受的极限工况载荷。