一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法技术

本发明专利技术公开一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，包括获取试气过程中井底酸液浓度；利用旋转岩盘仪进行管材动态腐蚀实验，并绘制酸液和管材的腐蚀速度云图；计算试气过程中管柱的腐蚀速率；根据管柱的腐蚀速率分别计算管柱剩余强度；根据计算得到数据进行强度校核，以此类推，当试气完成时，可得到管柱各处的内壁半径、剩余抗压强度、剩余抗拉强度、剩余抗压强度和三轴强度。相较于常规校核与管理方法，本发明专利技术考虑了流体中残余酸液对管壁的腐蚀，通过预测试气过程中管柱各处的腐蚀速率和腐蚀情况，对管柱强度进行安全校核，并标记出管柱腐蚀后的壁厚及相关参数，为管柱后续的管理使用提供数据支撑，弥补了现有技术的不足。弥补了现有技术的不足。弥补了现有技术的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法


[0001]本专利技术涉及一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，属于油气田开发领域。

技术介绍

[0002]酸化施工是油气田开发过程中的重要举措，能够有效改善基质渗透率，形成具有良好渗流条件的改造带。长久以来，在进行酸化井的试气管柱设计时，现场主要关注了地层应力和流体压力对管柱强度的影响，忽视了流体中所含酸液对管壁的长期腐蚀作用。
[0003]随着碳酸盐岩储层的深入开发，深井、超深井都具有油气层温度高、井底压力大、地质和井况条件复杂等特点。由于碳酸盐岩储层以酸化施工作为主要的油气增产方式，这使得在试气过程中存在高温、高流速、含残余酸液混和流体对管柱的腐蚀。这类流体增加了试气难度，提高了现场施工对试气管柱及井下工具的安全要求，因此有必要根据碳酸盐岩储层高温高压深井试气工艺的特点，对管柱进行受力分析和安全性能评价，并根据评价结果对管柱进行分类管理，建立一套试气管柱的安全校核与管理方法。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的问题，本专利技术提供一种酸化井试气管柱的安全校核与管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10、获取试气过程中井底酸液浓度；步骤S20、利用旋转岩盘仪进行管材动态腐蚀实验，并绘制酸液和管材的腐蚀速度云图；步骤S30、计算试气过程中管柱的腐蚀速率；步骤S40、根据管柱的腐蚀速率分别计算管柱剩余抗压强度、管柱剩余抗拉强度、管柱剩余抗挤强度、三轴强度；步骤S50、根据步骤S40计算得到数据进行强度校核，若强度校核不合格，则可通过优选组合方式或者调换新管柱的方式对强度不满足要求的管柱适当增加壁厚，然后进行步骤S20重新模拟试气过程；若强度校核合格，则说明此时管柱强度符合安全施工要求，重复步骤S20进行下一时间步的计算；以此类推，当试气完成时，可得到管柱各处的内壁半径、剩余抗压强度、剩余抗拉强度、剩余抗压强度和三轴强度；步骤S60、在试气结束后，先利用这些参数计算出各管柱的壁厚，并通过多臂井径仪对计算结果进行校核；接着将这些参数和校准后的壁厚标注在每根管柱上；然后按照目标区块现场施工数据中最小的负载强度，对曾被更换的管柱最薄处再次进行强度校核，若强度校核任不合格，作废弃处理；后续试气施工时，先按照腐蚀程度对同一规格的管柱进行排序，优先放入腐蚀程度低的管柱，然后通过管柱腐蚀模型对试气管柱组合进行安全检验后，开始现场施工。2.根据权利要求1所述的一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，所述步骤S10的具体过程为：步骤S101、根据酸化施工数据，利用酸化模型模拟计算施工结束时刻，近井地带基质中的酸液浓度分布、各相饱和度分布、各相压力分布、孔隙度分布和渗透率分布；步骤S102、将上述得到的数据作为试井模拟的初始条件，再利用气水两相渗流方程得到不同试井时刻下各基质网格的含水饱和度，进而计算对应时刻下的井底酸液浓度。3.根据权利要求2所述的一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，所述酸化模型对模拟区域采取径向网格划分为：在θ方向按顺时针等角度划分编号，共划分m个网格，每个网格所对应的角度为Δθ；在r方向等距划分编号，共划分n个网格，每个网格对应长度为Δr；取一控制单元编号为i，j，其控制范围在θ方向介于[0，2π]，在r方向介于[r
w
，r
e
]，其中r
w
为井筒半径，r
e
为泄油半径。4.根据权利要求3所述的一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，所述井底酸液浓度的计算公式为：式中：C(t)为试气模拟至时间t时的井底酸液浓度，mol/m3；C
f
(i,j＝1,t)为控制单元(i,j＝1)在t时刻下孔隙中的酸液浓度，mol/m3；u
r
(i,j＝1,t)为控制单元(i,j＝1)在t时刻，酸液在r方向上的流速，m/s；H为储层厚度，m；r
w
为井筒半径。5.根据权利要求1所述的一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，所
述步骤S20的具体过程为：设置7个温度测试点，分别为60℃、90℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃；再设置4个盐酸浓度测试点，分别为20％、15％、10％、5％；接着根据该区块其他酸化井的返排方案，在最大返排速度和最小返排速度之间均匀选出4个流速测试点；然后多次调节岩盘转速，使酸液与岩盘中管材的相对速度等于某一流速测试点，测试不同温度测试点下，不同浓度的酸液对管材的腐蚀速度并记录，最后绘制酸液和管材的腐蚀速度云图。6.根据权利要求1所述的一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，所述步骤S30的具体过程为：步骤S301、根据前期施工资料建立油管腐蚀模型，沿着井口到井底的方向将管柱模型均分为n段，并依次编号为第1、2、3、
…
、i、
…
n段管柱单元；步骤S302、根据试气制度进行流型判定，选取对应的压降模型，计算t时刻下的持气率、气液两相流的物性参数和井筒内的压降梯度；步骤S303、然后将步骤S302的计算结果代入井筒腐蚀模型，采用牛顿迭代方法对井筒腐蚀模型进行求解，得到任意时间下，任意管柱单元的管壁温度、流体温度、内壁半径、酸液流速、酸液浓度、腐蚀速率和单位时间内的腐蚀量。7.根据权利要求6所述的一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，所述气液两相流的物性参数和井筒内的压降梯度的计算公式如下：ρ
m
＝ρ
g
φ
g
+ρ
w
(1
‑
φ
g
))式中：v
m
为气液两相混合物流速，m/s；ρ
m
为气液混合物的密度，kg/m3；ρ
g
为一定压力和温度下的气相密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；σ为一定压力和温度下的气液表面张力，N/m；D为管柱内壁半径，m；φ
g
为持气率，无量纲；v
SL
为液相表观速度，m/s；τ
f
为摩阻压力梯度，Pa/m；f为摩阻系数，无因次。8.根据权利要求1所述的一种酸化井试气管柱的安全校核与管理方法，其特征在于，所述井筒腐蚀模型包括：试气过程中管柱单元内的传热模型：q
fi
(t)＝h
fi
·
(T
f,i
(t)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭瑀，马晨洮，段永刚，李政澜，任利，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：