[发明专利]一种基于油套环空动液面监测的油井套管防挤毁预警系统

权利要求书

1.一种基于油套环空动液面监测的油井套管防挤毁预警系统，其特征在于，包括油套环空动液面测深仪，压力计，流量计，预警计算装置，报警器，油嘴控制器；

所述预警计算装置分别与油套环空动液面测深仪，压力计，流量计，报警器，油嘴控制器有线或/和无线连接；

所述油套环空动液面测深仪实时获取油套环空液面深度数据，并将所述油套环空液面深度数据实时发送至预警计算装置；

所述压力计实时获取油套环空井口套压数据并将所述油套环空井口套压数据实时发送至预警计算装置；

所述流量计实时获取油井产量数据并将所述油井产量数据实时发送至预警计算装置；

所述预警计算装置存储油井资料基础数据；

所述预警计算装置按照一定时间间隔，重复执行以下步骤：

步骤一：采用以下公式计算井深h处油层套管外压力当量密度曲线ρ_e(h)

式中：h为井深，单位为m，ρ_e(h)为井深h处油层套管外压力当量密度，单位为g/cm³，ν(h)为井深h处地层岩石静态泊松比，单位为无量纲，ρ_r为上覆岩层压力平均当量密度，单位为g/cm³，ρ_m(h)为井深h处油层套管固井时钻井液密度，单位为g/cm³，ρ_p(h)为井深h处实钻地层孔隙压力当量密度，单位为g/cm³，max为最大值函数；

步骤二：采用以下公式实时计算生产套管允许掏空深度曲线H_t(h)

式中：H_t(h)为井深h处套管允许掏空深度，单位m，H_o为油管下深，单位为m，H_c为油层套管下深，单位为m，p_cw为实时监测的油套环空井口套压，单位为MPa，p_c(h)为井深h处油层套管抗外挤强度，单位为MPa，S_c为油层套管允许抗外挤安全系数，单位为无量纲，ρ_o为原油密度，单位为g/cm³，ρ_g为空气平均密度，单位为g/cm³，μ_o为原油动力粘度，单位为Pa·s，Q_o为实时测量的油井产量，单位为t/d，D_ci为生产套管内径，单位为mm；

步骤三：采用以下公式实时计算套管允许极限掏空深度H_tw

H_tw＝min[H_t(h)](0＜h≤H_c)

式中：H_tw为全井筒套管允许极限掏空深度，单位为m，min为最小值函数；

步骤四：将套管允许极限掏空深度H_tw与实时监测的油套环空液面深度H_a比较，若H_a≥H_tw，则预警计算装置向报警器发送报警指令并向油嘴控制器发送油嘴节流指令，油嘴控制器实时降低油井产量，若H_a＜H_tw，则预警计算装置向报警器发送关闭报警指令并向油嘴控制器发送停止油嘴节流指令，油嘴控制器停止降低油井产量。

2.如权利要求1所述的一种基于油套环空动液面监测的油井套管防挤毁预警系统，其特征在于，

所述油井资料基础数据包括，地层岩石静态泊松比数据，上覆岩层压力平均当量密度数据，油层套管固井时钻井液密度数据，实钻地层孔隙压力当量密度数据，油层套管抗外挤强度数据，油管下深数据，油层套管下深数据，油层套管允许抗外挤安全系数数据，原油密度数据，原油动力粘度数据，空气平均密度数据，生产套管内径数据。