[发明专利]一种防止封隔器失效的酸化作业安全控制方法

说明书

本发明公开了一种防止封隔器失效的酸化作业安全控制方法，根据酸化作业工况参数，可逐步计算获得封隔器处拉伸载荷和油管柱最大压缩载荷，并判断其载荷是否超出标准允许范围，确定出管柱可承受的安全载荷，绘制出不同油压下安全作业图版，进一步给出安全作业温度和可施加的套压范围，扩大压力控制窗口，并划分出作业危险区、警告区和安全区，有效防止油管柱和封隔器密封失效，提高酸化作业效果。

技术领域

本发明属于采油工程技术领域，具体涉及一种防止封隔器失效的酸化作业安全控制方法。

背景技术

在复杂气井油管酸化压裂过程中，均是考虑油管柱的抗内压承载能力进行酸化作业设计，在压力和温度等影响下油管柱产生拉伸载荷，若拉伸载荷过大极易导致封隔器失效，如西部气田H23、H3井酸化压裂过程中因拉伸载荷过大导致销钉断裂，进而出现封隔器插管密封失效。

目前，降低酸化压力(油压)是主要途径之一，但压力降低会严重影响酸化效果。为保障酸化效果，进一步提出油套环空带压酸化作业，即在油套管环空施加一定的压力(套压)，降低管柱在酸化作业过程中产生的拉伸载荷，防止封隔器拉伸失效。但油套环空压力变化易导致油管柱压缩载荷增加，进一步造成油管柱泄漏，主要是因油管柱采用的各种气密封螺纹接头耐压缩性能(压缩效率)参差不齐，压缩效率从30％～100％。因此，为保障酸化作业效果，必须综合油压、套压、温度等综合影响，确保酸化作业后管柱在长期生产中仍具有较好的结构完整性和密封完整性。

现有技术存在的主要问题：以油管柱抗内压强度设计酸化压力，以API RP 90标准为主计算环空压力，未考虑封隔器抗拉能力和管柱接头密封能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种防止封隔器失效的酸化作业安全控制方法，综合考虑酸化压力(油压)、酸化液温度(温度)、油套环空压力(套压)等环境因素以及封隔器抗拉能力和管柱接头抗压缩承载能力，给出绘制油压、温度、套压和封隔器承载能力之间安全关系图版的技术方法，解决封隔器拉伸密封失效问题。

本发明采用以下技术方案：

一种防止封隔器失效的酸化作业安全控制方法，包括以下步骤：

S1、计算任意井深L油管柱下入、坐封产生的轴向载荷Fe，以及封隔器坐封深度Lp处封隔器所受轴向载荷Fp；

S2、已知酸化作业过程中油压Pi、流量Q、温度T、套压Po以及油管外径D和壁厚t，依据管柱力学理论，计算获得封隔器处拉伸载荷Tp和油管柱最大压缩载荷Tcmax；

S3、根据油管气密封螺纹接头压缩效率、接头压缩屈服强度、接头抗压缩安全系数调整套压Po；

S4、由封隔器产品手册查阅获得封隔器额定抗拉强度Tpe，同时选择封隔器抗拉安全系数Sp，然后进行判断；

S5、在给定温度T或套压Po下，重复步骤S2、S3、S4，绘制不同油压下安全作业图版；

S6、改变温度T或套压Po，重复步骤S5，获得不同温度、不同套压作用下不同油压的酸化安全作业图版，扩大酸化作业参数选择范围，实现酸化作业安全控制方法。

具体的，步骤S2中，封隔器处拉伸载荷Tp和油管柱最大压缩载荷Tcmax为：

Tp＝f(D，t，Q，T，Pi，Po，Lp)+Fp

Tcmax＝f(D，t，Q，T，Pi，Po，L)+Fe

具体的，步骤S3中，当不满足以下条件，则调整套压Po，具体为：

Tcmax/Tc≤δ/S

其中，δ为油管气密封螺纹接头压缩效率，Tc为接头压缩屈服强度，S为接头抗压缩安全系数。