[发明专利]一种超深井油套环空液面高度的确定方法

说明书

本发明提供一种超深井油套环空液面高度的确定方法，该方法包括：建立井筒压力场模型；建立油套环空液面高度确定模型；模型求解；基于井筒压力场模型、油套环空液面高度确定模型和模型求解方案，利用数值求解方法求解油套环空液面高度。该方法确定的油套环空液面高度是该油套持续环空压力井的油套环空液面高度，随后企业即根据该方法得到的油套环空液面高度来进行油套持续环空压力井评价，进而保障超深井完整性。本发明方法够准确确定油套环空液面高度。

技术领域

本发明涉及油气田井完整技术领域，尤其涉及一种超深井油套环空液面高度的确定方法。

背景技术

井完整性贯穿于油气井设计、钻井、测试、完井、生产、修井、弃置的全生命周期，确保油气井建设与运营的安全风险水平控制在合理的、可接受的范围内,从而达到减少油气井事故发生、油气井经济合理地安全运行的目的。对于超深井一旦出现井完整性问题引起油套环空持续环空压力，不仅威胁着管柱安全，而且影响后续一系列增产作业的顺利实施，油套环空持续环空压力是油套环空压力泄放后能在较短时间内恢复的环空压力。研究发现油套持续环空压力是井完整性问题的主要表现方式，通常需开展油套持续环空压力评价为井完整性控制和管理提供依据，而油套环空液面高度是进行油套持续环空压力井评价最重要的基础数据之一。获取准确的油套环空液面高度是进行油套持续环空压力评价的基础，但油套环空液面高度随油套环空压力和油管泄漏点位置等因素的影响在变化，针对油套持续环空压力情况下的油套环空液面高度的确定，目前还缺乏一种理论确定方法，只能依靠现场实测，但现场实测技术应用于超深井存在诸多挑战：1.高压条件下仪器受性能限制，若油套环空压力超过仪器工作范围，需要先对油套环空压力泄压，使油套环空压力达到仪器工作范围，若泄漏点位置较深则无法把油套环空压力泄调到仪器工作范围，且作业风险大；目前现场实测仪器的工作范围是0-35MPa，而超深井的油套环空压力达到了60MPa及以上；2.因为现场实测仪器采用反射波的原理进行探测，若环境噪声较大，将导致探测结果不准确或无法测得；3.油套环空压力越高现场实测仪器测量油套环空液面高度误差越大；因此有必要研发一种超深井油套环空液面高度的确定方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种超深井油套环空液面高度的确定方法。

一种超深井油套环空液面高度的确定方法，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。

进一步地，如上所述的方法，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：