一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法，包括以下步骤：1)根据现场作业条件，确定进行套管腐蚀速率和屈服强度测试时的实验参数：2)选择一种稠油热采井常用的套管材料，确定其钢级和壁厚；3)对套管材料进行腐蚀速率测试实验，获得套管管壁的腐蚀速率；4)对套管材料进行屈服强度测试实验，获得n次注热后屈服强度；5)综合考虑腐蚀和高温影响进行套管强度校核计算：6)将步骤5)中计算得到的套管强度和步骤1)中获得的现场套管工作压力进行比较，当套管强度小于现场套管工作压力，更换不同材料、更高钢级或壁厚的套管，从步骤2)重新进行校核计算，直至选出满足现场安全作业的条件的套管。

A Method of Casing Strength Checking and Optimum Design under Combined Action of Corrosion and High Temperature

The invention discloses a method for checking and optimizing casing strength under combined action of corrosion and high temperature, which includes the following steps: 1) determining the experimental parameters for testing casing corrosion rate and yield strength according to field operation conditions: 2) selecting a common casing material for heavy oil thermal recovery wells to determine its steel grade and wall thickness; 3) testing casing corrosion rate; Obtain the corrosion rate of the casing wall; 4) Test the yield strength of the casing material to obtain the yield strength after n times of heat injection; 5) Calculate the strength of the casing considering the influence of corrosion and high temperature comprehensively; 6) Compare the strength of the casing calculated in step 5 and the working pressure of the casing obtained in step 1. When the strength of the casing is less than the working pressure of the casing, replace it. Casings of different materials, higher steel grade or wall thickness shall be rechecked from step 2 until the casing which meets the requirements of safe operation on site is selected.

【技术实现步骤摘要】
一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法
本专利技术涉及一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法，属于油气开采领域。
技术介绍
稠油是我国非常重要的油气资源之一，中国东部存在大量第三系重质油藏，南方广泛分布中、古生界沥青脉和油砂，西部的中、古生界重油和焦油砂则主要沿盆地北缘或西北缘展布，预计未发现稠油资源量约为2.5×1010t。目前稠油的主要开采方式均为热力开采，但稠油在高温环境下会产生H2S和CO2等腐蚀性气体，这些腐蚀性气体会引起井下油管、套管和筛管的腐蚀，严重时引发井下漏失、防砂生效等一系列问题，会大幅影响稠油开发的经济效益。另一方面，研究表明高温引起的套管强度下降是导致套管损坏的重要原因之一。如果油层段以上套管未使用隔热管防止蒸汽热辐射,或者封隔器失效，在高温条件下，套管强度将下降，降低其抵抗外载的能力。现场稠油热采井套管的损坏分为局部破损和套管失稳变形两种形式。高温蒸汽作用下，套管发生体积膨胀，因固井水泥环的限制，而无法伸长，进而发生屈曲变形；当温度超过300度时，套管变形会发生永久塑性变形，而无法恢复；当热采流体中含有腐蚀介质时，会对套管产生腐蚀，诱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据现场作业条件，确定进行套管腐蚀速率和屈服强度测试时的实验参数；2)选择一种稠油热采井常用的套管材料，确定套管材料包括钢级和壁厚的相关参数；3)对套管材料进行腐蚀速率测试实验，得到不同测试时间下套管材料的质量损失，确定套管壁厚和腐蚀时间的关系，获得套管管壁的腐蚀速率；4)对套管材料进行屈服强度测试实验，确定套管屈服强度受高温的影响，获得多次注热后套管材料的屈服强度；5)综合考虑腐蚀和高温影响进行套管强度校核计算；6)将步骤5)中计算得到的套管强度和步骤1)中获得的现场套管工作压力进行比较，当套管强度大于现场...

【技术特征摘要】
1.一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据现场作业条件，确定进行套管腐蚀速率和屈服强度测试时的实验参数；2)选择一种稠油热采井常用的套管材料，确定套管材料包括钢级和壁厚的相关参数；3)对套管材料进行腐蚀速率测试实验，得到不同测试时间下套管材料的质量损失，确定套管壁厚和腐蚀时间的关系，获得套管管壁的腐蚀速率；4)对套管材料进行屈服强度测试实验，确定套管屈服强度受高温的影响，获得多次注热后套管材料的屈服强度；5)综合考虑腐蚀和高温影响进行套管强度校核计算；6)将步骤5)中计算得到的套管强度和步骤1)中获得的现场套管工作压力进行比较，当套管强度大于现场套管工作压力，说明所选套管能够满足现场安全作业的条件；当套管强度小于现场套管工作压力，说明所选套管不能满足现场安全作业的条件，更换不同材料、更高钢级或壁厚的套管，从步骤2)重新进行校核计算，直至选出满足现场安全作业的条件的套管。2.如权利要求1所述的一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法，其特征在于：上述步骤1)中获取现场作业条件参数，条件参数包括温度、环境压力、腐蚀气体分压、液体环境离子浓度和注热时间间隔，从而确定进行套管腐蚀速率和屈服强度测试实验的参数，包括温度、压力和时间。3.如权利要求1所述的一种腐蚀和高温联合作用下套管强度校核与优化设计方法，其特征在于：上述步骤5)中套管强度校核包括套管抗内压强度和套管抗外挤强度的校核；套管抗内压强度校核计算公式如下：式中，Pbo为套管单轴抗内压强度；Ypn是第n轮次注热后套管材料的屈服强度；δ0为套管初始壁厚；n为现场注热轮次；v为套管管壁腐蚀速率；T为注热间隔；Dc为套管外径；套管抗外挤强度随套管径厚比的不同，分为屈服挤毁、塑性挤毁、过渡挤毁和弹性挤毁四个阶段；假设套管的外径Dc不变，套管内径由于腐蚀作用逐渐增大，套管径厚比修正公式为：式中，δ为套管壁厚；根据计算套管第n次注热后腐蚀引起的径厚比变化判断套管属于哪种挤毁形式，四种挤毁形式的判断条件和套管抗外挤强度Pco校核计算的修正公式如下：①套管屈服挤毁强度：当时，其中，式中，为屈服和塑性挤毁分界点上的径厚比值；参数A、B、C均为套管尺寸和屈服强度相关的系数；参数A计算式：A＝2.8762+1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫伟，王孔阳，邓金根，林海，许杰，李文博，叶素桃，田灏，汪衍刚，王璐瑶，黄馨，杨浩，吴建树，陈际宇，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11