高压气井A环空工作压力值的获取方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种高压气井A环空工作压力值的获取方法和系统，该方法包括：分别对油管头、生产套管、油管柱进行强度校核，并根据得到的油管头强度、生产套管强度和油管柱强度计算得到A环空第一、第二、第三最大许可工作压力值；并根据油管柱强度计算得到A环空第一最小预留工作压力值；对封隔器进行工作压差校核，并根据得到的封隔器工作压差计算得到A环空第四最大许可工作压力值和第二最小预留工作压力值；确定所述A环空的目标最大许可工作压力值为上述各最大许可工作压力值中的最小值，并确定所述A环空的目标最小预留工作压力值为上述各最小预留工作压力值中的最大值，从而确定了A环空合理的许可工作压力值的范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油气田开发领域，具体是涉及一种高压气井A环空工作压力值的获取方法和系统。
技术介绍
高压气井开发过程中，安全控制至关重要，贯穿于整个开发过程。一旦气井失控，后果将是灾难性的。其中，A环空(指油管柱与生产套管之间的环空)的压力控制，对高压气井的井筒安全极其重要。高压气井通常采用完井管柱带封隔器、环空加注环空保护液的方式完井，由于热效应、压力效应或作业需要，A环空通常出现带压现象。在高压气井测试过程中，已多次出现因A环空压力控制不合理而导致的油管柱破坏。因此，预先获取合理的A环空许可工作压力值范围对高压气井的安全至关重要。然而，如何确定A环空合理工作压力值以保障气井安全，目前公开资料中尚未见到有关确定A环空许可工作压力值的方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高压气井A环空工作压力值的获取方法和系统，用以解决现有技术中无法确定A环空合理的许可工作压力值的问题。本专利技术提供了一种高压气井A环空工作压力值的获取方法，所述A环空由油管头、生产套管、油管柱和封隔器组成，其特征在于，所述方法包括：对所述油管头进行强度校核，并根据校核得到的油管头强度计算得到A环空第一最大许可工作压力值；对所述生产套管进行强度校核，并根据校核得到的生产套管强度计算得到A环空第二最大许可工作压力值；对所述油管柱进行强度校核，并根据校核得到的油管柱强度计算得到A<br>环空第三最大许可工作压力值和A环空第一最小预留工作压力值；对所述封隔器进行工作压差校核，并根据校核得到的封隔器工作压差计算得到A环空第四最大许可工作压力值和A环空第二最小预留工作压力值；确定所述A环空的目标最大许可工作压力值为所述第一最大许可工作压力值、所述第二最大许可工作压力值、所述第三最大许可工作压力值和所述第四最大许可工作压力值中的最小值，并确定所述A环空的目标最小预留工作压力值为所述第一最小预留工作压力值和所述第二最小预留工作压力值中的最大值。本专利技术提供了一种高压气井A环空工作压力值的获取系统，所述A环空由油管头、生产套管、油管柱和封隔器组成，所述系统包括：第一计算模块，用于对所述油管头进行强度校核，并根据校核得到的油管头强度计算得到A环空第一最大许可工作压力值；第二计算模块，用于对所述生产套管进行强度校核，并根据校核得到的生产套管强度计算得到A环空第二最大许可工作压力值；第三计算模块，用于对所述油管柱进行强度校核，并根据校核得到的油管柱强度计算得到A环空第三最大许可工作压力值和A环空第一最小预留工作压力值；第四计算模块，用于对所述封隔器进行工作压差校核，并根据校核得到的封隔器工作压差计算得到A环空第四最大许可工作压力值和A环空第二最小预留工作压力值；确定模块，用于确定所述A环空的目标最大许可工作压力值为所述第一最大许可工作压力值、所述第二最大许可工作压力值、所述第三最大许可工作压力值和所述第四最大许可工作压力值中的最小值，并确定所述A环空的目标最小预留工作压力值为所述第一最小预留工作压力值和所述第二最小预留工作压力值中的最大值。本专利技术提供的高压气井A环空工作压力值的获取方法和系统，从构成A环空的组件分析，系统考虑油管头、生产套管、油管柱和封隔器的安全要求，通过对上述各组件分别进行相应的强度或工作压差校核，得到分别满足不同校核要求的各工作压力值，从而基于各组件确定的工作压力值最终确定高压气井A环空的许可工作压力值范围。这种A环空许可工作压力值的确定方法符合高压气井的特点，科学、全面、准确，解决了高压气井A环空许可工作压力如何确定的难题，为高压气井环空压力管理提供了依据。附图说明图1为本专利技术高压气井A环空工作压力值的获取方法实施例的流程图；图2为本专利技术应用于某井得到的A环空许可工作压力值结果示意图；图3为本专利技术高压气井A环空工作压力值的获取系统实施例的结构示意图。具体实施方式图1为本专利技术高压气井A环空工作压力值的获取方法实施例的流程图，本实施例中，所述A环空由油管头、生产套管、油管柱和封隔器组成。如图1所示，本实施例提供的所述方法具体包括：步骤101、对所述油管头进行强度校核，并根据校核得到的油管头强度计算得到A环空第一最大许可工作压力值；步骤102、对所述生产套管进行强度校核，并根据校核得到的生产套管强度计算得到A环空第二最大许可工作压力值；步骤103、对所述油管柱进行强度校核，并根据校核得到的油管柱强度计算得到A环空第三最大许可工作压力值和A环空第一最小预留工作压力值；步骤104、对所述封隔器进行工作压差校核，并根据校核得到的封隔器工作压差计算得到A环空第四最大许可工作压力值和A环空第二最小预留工作压力值；步骤105、确定所述A环空的目标最大许可工作压力值为所述第一最大许可工作压力值、所述第二最大许可工作压力值、所述第三最大许可工作压力值和所述第四最大许可工作压力值中的最小值，并确定所述A环空的目标最小预留工作压力值为所述第一最小预留工作压力值和所述第二最小预留工作压力值中的最大值。实际上，相对于一般气井(即压力较低或产量较低)，高压气井的生产及作业工况更复杂，通常受到高温高压的影响，即使对于某些低产的高压气藏，由于增产改造作业的需要，施工压力也会较高。因此，A环空工作压力对作业管柱或生产管柱的安全影响很大。因此，在进入现场作业前的设计阶段，必须全面分析各个作业环节及生产阶段的A环空工作压力值，以确定合理的工作压力值，保障高压气井安全。也就是说，确定的A环空许可工作压力值应能使构成A环空的组件，包括油管头、生产套管、油管柱和封隔器始终处于的安全状态。为此，本实施例采用如下的方式来确定A环空许可工作压力值，最终的确定结果可以是一个工作压力值的取值范围。为了便于理解和描述，本实施例分别从确定A环空的目标最大许可工作压力值的第一方面和确定A环空的目标最小预留工作压力值的第二方面两个方面来描述。第一方面：确定A环空的目标最大许可工作压力值。构成A环空的组件包括油管头、生产套管、油管柱和封隔器，通过油管柱头、生产套管和油管柱的强度校核以及封隔器工作压差校核分别计算出A环空的各最大许可工作压力值，取其中的最小值作为A环空的目标最大许可工作压力值。具体步骤如下：对油管头进行强度校核，并根据校核得到的油管头强度计算得到A环空第一最大许可工作压力值。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压气井A环空工作压力值的获取方法，所述A环空由油管头、生产套管、油管柱和封隔器组成，其特征在于，所述方法包括：对所述油管头进行强度校核，并根据校核得到的油管头强度计算得到A环空第一最大许可工作压力值；对所述生产套管进行强度校核，并根据校核得到的生产套管强度计算得到A环空第二最大许可工作压力值；对所述油管柱进行强度校核，并根据校核得到的油管柱强度计算得到A环空第三最大许可工作压力值和A环空第一最小预留工作压力值；对所述封隔器进行工作压差校核，并根据校核得到的封隔器工作压差计算得到A环空第四最大许可工作压力值和A环空第二最小预留工作压力值；确定所述A环空的目标最大许可工作压力值为所述第一最大许可工作压力值、所述第二最大许可工作压力值、所述第三最大许可工作压力值和所述第四最大许可工作压力值中的最小值，并确定所述A环空的目标最小预留工作压力值为所述第一最小预留工作压力值和所述第二最小预留工作压力值中的最大值。

【技术特征摘要】
1.一种高压气井A环空工作压力值的获取方法，所述A环空由油管头、
生产套管、油管柱和封隔器组成，其特征在于，所述方法包括：
对所述油管头进行强度校核，并根据校核得到的油管头强度计算得到A
环空第一最大许可工作压力值；
对所述生产套管进行强度校核，并根据校核得到的生产套管强度计算得
到A环空第二最大许可工作压力值；
对所述油管柱进行强度校核，并根据校核得到的油管柱强度计算得到A
环空第三最大许可工作压力值和A环空第一最小预留工作压力值；
对所述封隔器进行工作压差校核，并根据校核得到的封隔器工作压差计
算得到A环空第四最大许可工作压力值和A环空第二最小预留工作压力值；
确定所述A环空的目标最大许可工作压力值为所述第一最大许可工作压
力值、所述第二最大许可工作压力值、所述第三最大许可工作压力值和所述
第四最大许可工作压力值中的最小值，并确定所述A环空的目标最小预留工
作压力值为所述第一最小预留工作压力值和所述第二最小预留工作压力值中
的最大值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述油管头进行强
度校核，并根据校核得到的油管头强度计算得到A环空第一最大许可工作压
力值，包括：
确定所述油管头强度校核安全系数取值为1.0，并根据所述油管头的工
作压力计算得到所述A环空第一最大许可工作压力值P1amax。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述生产套管进行
强度校核，并根据校核得到的生产套管强度计算得到A环空第二最大许可工
作压力值，包括：
根据公式(1)对所述生产套管进行抗内压强度校核：
其中，P内为所述生产套管的抗内压强度，单位为MPa；△P为所述生
产套管的内压值与外压值的差值，单位为MPa；S1为所述生产套管的抗内
压安全系数；
根据公式(2)计算得到A环空第二最大许可工作压力值P2amax：
其中，ρa为A环空的保护液密度，单位为g/cm3；ρb为B环空的盐水
密度，单位为g/cm3；g为重力加速度，单位为N/kg；h1为危险点深度，单
位为m。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述油管柱进
行强度校核，并根据校核得到的油管柱强度计算得到A环空第三最大许可
工作压力值和A环空第一最小预留工作压力值，包括：
根据公式(3)对所述油管柱进行vonMises应力校核：
σVME≤Ye/S(3)
其中，σVME为所述油管柱受到的vonMises应力，单位为MPa；Ye为
所述油管柱的屈服强度，单位为MPa；S为所述油管柱的vonMises应力
安全系数；所述σVME由公式(4)表示：
σVME=12[(σz-σθ)2+(σθ-σr)2+(σr-σz)2]12---(4)]]>其中，σr为径向应力，单位为MPa，由确定；
σθ为周向应力，单位为MPa，由确定；σz为轴向
应力，单位为MPa，由确定；其中，Pto为所述油管柱的外挤力，
单位为MPa，Pti为所述油管柱的内压力，单位为MPa，rto为所述油管柱的
外半径，单位为mm，rti为所述油管柱的内半径，单位为mm，Fa为所述油
管柱的初始轴向载荷，单位为N；
其中，所述油管柱受到的外挤力Pto由公式(5)确定：
Pto＝Pa+ρagh2×10-3(5)
其中，Pa为A环空压力，单位为MPa；ρa为A环空保护液密度，单位
为g/cm3；h2为计算点深度，单位为m；
针对正常生产和关井两种工况，分别取不同的Pa值，确定满足所述公
式(3)的最大Pa值为所述A环空第三最大许可工作压力值P3amax，确定满

\t足所述公式(3)的最小Pa值为所述A环空第一最小预留工作压力值P1amin。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述封隔器进
行工作压差校核，并根据校核得到的封隔器工作压差计算得到A环空第四
最大许可工作压力值和A环空第二最小预留工作压力值，包括：
根据公式(6)对所述封隔器的上下压差进行校核：
|P上-P下|≤Ppe(6)
其中，P上为作用在所述封隔器上部的压力，单位为MPa；P下为作用在
所述封隔器下部的压力，单位为MPa；Ppe为所述封隔器的额定工作压力，
单位为MPa；
根据公式(7)计算得到A环空第四最大许可工作压力值P4amax：
P4amax＝Pt+ρtghp×10-3+Ppe-ρaghp×10-3(7)
根据公式(8)计算得到A环空第二最小预留工作压力值P2amin：
P2amin＝Pt+ρtghp×10-3-Ppe-ρaghp×10-3(8)
其中，Pt为油压，单位为MPa；ρt为所述油管柱内流体密度，单位为
g/cm3；ρa为A环空保护液密度，单位为g/cm3；hp为封隔器坐封深度，单
位为m。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述确
定所述A环空的目标最大许可工作压力值，并确定所述A环空的目标最小
预留工作压力值之后，所述方法还包括：
根据预先设置的不同油压，获得每个油压分别对应的A环空的目标最
大许可工作压力值和A环空的目标最小预留工作压力值；

【专利技术属性】
技术研发人员：周理志，曾努，彭建云，张宝，刘明球，吴云才，丁亮亮，景宏涛，曾有信，马亚琴，杨淑珍，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11