[发明专利]一种超深井油套环空液面高度的确定方法

权利要求书

1.一种超深井油套环空液面高度的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立井筒压力场模型；获取油套环空和“B”环空的压力场，根据所述压力场得到油管柱内外壁压力，生产套管柱内外壁压力和油套环空压力数值大小；

所述“B”环空是生产套管与中间套管之间的环空；

步骤二：建立油套环空液面高度确定模型；根据步骤一获取的结果来获取泄压前后油套环空中气柱体积与液体体积，得到泄压前后油套环空内气体体积的变化量；

步骤三：模型求解；根据步骤二建立的模型来获取泄压前后油套环空内气体物质量的变化量，从而得到超深井油套环空液面高度；

步骤四：模拟数值计算，根据步骤一至步骤三的结果得到超深井油套环空液面高度的具体数值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一包括：

(1)建立井筒压力场模型：

油套环空到“B”环空从内向外分别为油管(6)、油套环空液体(7)、生产套管(4)、水泥(3)和中间套管(5)；获取准确的井筒压力场是进行超深井油套环空液面高度确定的基础；根据井筒气体受力平衡条件，得出气体在油管柱内流动的压降为：

式中：f为壁面摩阻系数；l为油管柱长度，单位：m；ρ为气体密度，kg/m³；v为气体流速，m/s；d为油管柱内径，m；△p为气体在油管柱内流动的压降，MPa；

对于气体在油套环空内流动，半径取水力相当半径，则气体在油套环空内流动的压降由下式计算：

式中：d_ci为生产套管柱内径，m；d_to为油管柱外径，m；

针对气柱段的油套环空压力计算，气柱在单元密封油套环空长度内的压力计算为：

式中，h为井的垂深，m；g是重力加速度，m/s²；P_gas为针对气柱段的油套环空压力，MPa；

针对液柱段的油套环空压力计算需要考虑液柱重力压力，为：

P_liquid＝P_ct+ρ_lgH_liquid (4)

式中，P_ct为气柱在油套环空液面的压力，MPa；H_liquid为油套环空中液柱长度，m；ρ_l为油套环空液体密度，kg/m³；P_liquid为针对液柱段的油套环空压力，MPa；

对于气体相对密度的计算需要考虑气体状态方程：

式中：γ_g为气体相对密度；Z_g为气体偏差因子，无因次；R为气体常数，MPa.m³/(kmol.K)；p为井筒压力，MPa；T_g为井筒温度，℃；

根据以上计算公式，结合泄压前的井口压力，便得出整个井筒的压力分布。