[发明专利]一种气井防砂管冲蚀寿命预测的方法

说明书

本发明涉及一种气井防砂管冲蚀寿命预测的方法，包括：建立气井防砂管冲蚀速率预测模型，冲蚀速率预测模型中计算气井防砂管的冲蚀速率的参数包括：流体速度、含砂浓度和相关系数；以气固两相冲蚀物理模拟实验及气井冲蚀数值模拟相结合，确定冲蚀速率预测模型中的相关系数的值；根据被测气井防砂管的现场数据，确定实际井下炮孔气体及防砂管过滤单元件的最大流体速度，结合现场气井的允许含砂浓度，进行被测的井下防砂管的寿命预测。采用现场数据统计、理论计算、室内物理模拟实验及数值模拟四者相结合的手段，实现了现场气井高速冲蚀条件下防砂管寿命定量预测，结果准确可靠，对提高油气田的开发效率、保证井下防砂管柱完整性具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及油气井开发过程中完井防砂技术领域，尤其涉及一种气井防砂管冲蚀寿命预测的方法。

背景技术

随着油气田开采进入中后期，完井防砂管柱均不同程度暴露出冲蚀破坏问题，严重影响完井管柱的结构完整性。目前对于冲蚀的研究均集中在油井的开采中，对于气井冲蚀，由于流态复杂，影响因素总多，还没有形成成熟的理论与方法。

对冲蚀的研究是近年来国内外十分活跃的前沿课题之一。冲蚀是多相流动介质冲击材料表面造成的磨损现象，即固液混合颗粒按一定的速度或角度对材料表面进行冲击所造成的一种材料损坏现象或过程。其定义可以解释为固相表面同含有固相粒子的流体接触相对运动而对表面材料造成的损耗。在微观上表现为磨损、腐蚀及其相互促进作用。

油井的冲蚀研究已取得一定的成果，前期研究表明影响油井冲蚀模型主要因素分别为：材质、速度V、含砂浓度Cp、冲蚀角度等因素，并且建立了一系列油井冲蚀速率预测模型，具有代表性的有API-14E模型、Tulsa模型、Salama模型及Finnie模型等，总多模型均建立在微切削理论上，在微观上表现为低速磨蚀为主，但是对于海上高产气井产生的高速冲蚀，并没有一套成熟的理论与方法来支撑现场气井开采中的防砂管柱冲蚀寿命预测。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种气井防砂管冲蚀寿命预测的方法，解决现有技术中问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种气井防砂管冲蚀寿命预测的方法，包括：

步骤1，建立气井防砂管冲蚀速率预测模型，所述冲蚀速率预测模型中计算所述气井防砂管的冲蚀速率的参数包括：流体速度V、含砂浓度C_p以及相关系数；

步骤2，以气固两相冲蚀物理模拟实验及气井冲蚀数值模拟方案相结合，确定所述冲蚀速率预测模型中的相关系数的值；

步骤3，根据被测所述气井防砂管的现场数据，确定实际井下炮孔气体及防砂管过滤单元件的最大流体速度V，结合现场气井的允许含砂浓度C_p，基于所述气井防砂管冲蚀速率预测模型进行被测的所述井下防砂管的寿命预测。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述步骤1中所述冲蚀速率预测模型为Er∝k·c_p·v^m·t；

其中，E_r表示冲蚀速率；t表示时间；所述相关系数包括冲蚀速率相关系数k和速度指数m。

进一步，所述步骤2中确定的所述相关系数中的所述冲蚀速率相关系数k的范围为：0.986≤k≤1.006,所述速度指数的范围为2.25≤m≤2.35。

进一步，所述冲蚀速率预测模型的冲蚀速率相关系数k＝0.996，速度指数m＝2.3，代入可得所述冲蚀速率预测模型为：E_r＝0.996*c_p*v^2.3*t。

进一步，所述步骤2中进行气固两相冲蚀物理模拟实验过程中，分别建立适用于低速气体冲蚀实验的过流式实验装置和适用于高速气体冲蚀实验的射流式冲蚀实验装置；