一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法技术

本发明专利技术公开了一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，该方法根据封隔器坐封前的管柱通过性、坐封时的管柱坐封力传递性以及坐封后的管柱安全性来选择坐封位置；分析封隔器与所连接试油管柱的通过性；通过封隔器坐封时需要上部管柱释放悬重传递给封隔器所需的坐封力，计算不同井深下封隔器不同坐封力所需释放悬重，通过管柱释放悬重传递坐封力后对试油管柱安全性的影响，计算不同井深与不同坐封力条件下管柱三轴安全系数变化，计算不同井深与坐封力条件下管柱螺旋屈曲长度，在满足封隔器与管柱通过性条件下，找出等高线图中满足封隔器坐封力与管柱三轴安全系数需求的最小释放悬重井段，即封隔器坐封井段。即封隔器坐封井段。即封隔器坐封井段。

【技术实现步骤摘要】
一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法


[0001]本专利技术涉及采油工程
，具体涉及一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法。

技术介绍

[0002]RTTS封隔器是一种依靠上部管柱释放悬重传递坐封力到封隔器使其挤压胶筒完成坐封行为的设备，RTTS封隔器多用在石油天然气井的试油阶段。试油是检测一口井是否具备开采价值以及获得油气储层评价参数的必要步骤，RTTS封隔器与所连油管形成的试油管柱可在试油阶段构建出确保高压流体安全流动的通道，这是油气井在试油期间能够安全施工的关键。RTTS封隔器在试油施工完后还可通过上提其所连接的管柱实现解封，使得作业人员能够根据测试结果对油气井选择合理的开采或封闭措施，因此RTTS封隔器是一种重要的设备。
[0003]随着对油气资源需求的增长，深井超深井的试油工作量不断增加，深井超深井多采用大斜度井水平井的方式来进行轨迹设计，在这种轨迹形态下，油气储层上部的井眼往往长达几千上万米，由于RTTS封隔器的坐封位置一般会尽量靠近储层段顶部，而深井超深井储层上部井眼轨迹往往由直井段、斜井段、弯曲井眼段、水平井眼段等不同形态井眼构成，试油管柱在移动过程中的摩阻以及RTTS封隔器自身长度与外径都会影响管柱在不同形态井眼中的通过性，进而影响着坐封位置的选择，且不同坐封位置也会影响试油管柱能否传递足够坐封力到封隔器，同时不同坐封力对封隔器上部管柱也会有影响，因此在分析RTTS封隔器坐封位置的时候都需要考虑以上因素。
[0004]但是，现有技术还缺乏成系统分析RTTS封隔器在井筒内坐封位置的方法，已有方法也仅是通过计算试油管柱摩阻来判断管柱能否克服摩阻达到预定井深，而没有考虑封隔器几何尺寸限制以及坐封力传递，且未考虑不同坐封位置施加坐封力后对管柱安全的影响。此外，现阶段还未有一种对分析结果进行直观展示以便选择RTTS封隔器坐封位置的图形呈现方式，使得RTTS封隔器在井筒内坐封位置没有一个全面成系统的方法来进行分析。
[0005]因此，有必要提出一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，基于等高线图提供一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，包括：分析综合参数获取步骤、通过性分析及调整步骤、管柱释放悬重计算步骤、三轴安全系数计算步骤、等高线及坐封力处理步骤和坐封位置分析及调整步骤；其中，分析综合参数获取步骤：获取待分析试油施工方案对应的综合参数；其中，综合参数包括：封隔器综合参数、井身结构综合参数、试油管柱组合综合参数、井眼轨迹综合参数、压井液密度、试油层位顶部井深、封隔器可接受坐封力范围和管柱三轴安全系数最低值；
通过性分析及调整步骤：RTTS封隔器通过性分析和试油管柱通过性分析，并在未满足通过性要求时进行设计调整，直至通过性满足试油施工要求，得到同时满足RTTS封隔器与试油管柱通过性的井段L1；其中，设计调整参数：封隔器综合参数、试油管柱组合综合参数或压井液密度；管柱释放悬重计算步骤：在井段L1中预给定施工能接受坐封位置的井段L2，并在井段L2中计算出不同井深与不同坐封力条件下对应的管柱所需释放悬重，将计算结果作在等高线图中，得到管柱释放悬重等高线图；三轴安全系数计算步骤：在井段L2中计算不同井深与不同坐封力条件下对应的管柱最小三轴安全系数，并将计算结果作在等高线图中，得到管柱最小三轴安全系数等高线图；等高线及坐封力处理步骤：通过管柱释放悬重等高线图找出满足坐封力条件下的最低释放悬重等高线，并寻得在最低释放悬重等高线上坐封力传递值最高的井段L3；坐封位置分析及调整步骤：在管柱最小三轴安全系数等高线图中核对封隔器所需坐封力与井段L3范围内的三轴安全系数是否满足要求；若满足，则井段L3为封隔器坐封位置；若不满足，则在井段L3范围内重新选择并分析井段；若井段L3范围内无井段满足，则进行设计调整；其中，设计调整参数：封隔器综合参数或压井液密度。
[0007]作为更进一步的解决方案，封隔器综合参数包括：RTTS封隔器的长度、外径和内径；井身结构综合参数包括：井筒油层套管的长度、外径和内径；试油管柱组合综合参数包括：油管的长度、外径、内径、线重和屈服强度；井眼轨迹综合参数：每个测点的井深、井斜角和方位角。
[0008]作为更进一步的解决方案，RTTS封隔器通过性分析通过如下步骤进行：步骤A1：计算井段L0中井眼轨迹各测点之间的狗腿度α
well
；其中，井段L0位于井口到试油层位顶部井深之间；步骤A2：通过RTTS封隔器的长度与外径计算封隔器可通过最大狗腿度α
tool
；步骤A3：将井段L0中井眼轨迹各测点之间的狗腿度α
well
与封隔器可通过最大狗腿度α
tool
进行对比；若α
tool
＜α
well
，则RTTS封隔器无法到达当前测点所在井深；反之，则RTTS封隔器能到达当前测点所在井深。
[0009]作为更进一步的解决方案，试油管柱通过性分析通过如下步骤进行：步骤B1：通过轴向载荷传递模型计算出井段L0内试油管柱的大钩载荷，其中，大钩载荷为试油管柱顶部载荷；井段L0位于井口到试油层位顶部井深之间；步骤B2：通过各井深移动过程中的大钩载荷，做出对应的大钩载荷趋势图；步骤B3：通过大钩载荷趋势图进行通过性判断，若大钩载荷趋势图未出现小于0的情况，则试油管柱能通过井段L0；反之，则试油管柱不能通过井段L0。
[0010]作为更进一步的解决方案，管柱释放悬重计算步骤：步骤C1：将轴向载荷传递模型的摩擦系数取为0，计算出顶部轴向载荷并作为原始悬重，在各井深计算出管柱的原始悬重；步骤C2：在封隔器可接受坐封力范围内，将不同坐封力作为轴向载荷传递模型输入值，计算出对应的管柱对应的大钩载荷；步骤C3：将原始悬重减去对应坐封力下的大钩载荷，得出所需的释放悬重；
步骤C4：将各井深、坐封力和对应的释放悬重用等高线图进行表示；其中，等高线表示相同的释放悬重，等高线之间用不同颜色进行填充。
[0011]作为更进一步的解决方案，三轴安全系数计算步骤：步骤D1：计算管柱三轴应力：；其中，σ
VMS
为管柱三轴应力，σ
a
为轴向应力；步骤D2：计算轴向应力：；其中，σ
am
为屈曲形态下管柱受到的最大轴向应力；A
P
为管柱的横截面积；I为管柱的惯性矩；M为管柱的弯矩；F
c
为管柱受到的轴向载荷；D
p
为管柱外径；步骤D3：计算出管柱的三轴安全系数：；其中，σ
YS
为管柱的屈服强度，单位为Pa。
[0012]作为更进一步的解决方案，轴向载荷传递模型：将全井管柱离散为多个单元体，按照划分的单元体逐段进行求解，并通过解过程得到全井段管柱沿程的轴向载荷分布；；其中，ΔF为移动每段单元体所需的附加轴向载荷；F
in
为输入端的轴向载荷；F
out<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，其特征在于，包括：分析综合参数获取步骤、通过性分析及调整步骤、管柱释放悬重计算步骤、三轴安全系数计算步骤、等高线及坐封力处理步骤和坐封位置分析及调整步骤；其中，分析综合参数获取步骤：获取待分析试油施工方案对应的综合参数；其中，综合参数包括：封隔器综合参数、井身结构综合参数、试油管柱组合综合参数、井眼轨迹综合参数、压井液密度、试油层位顶部井深、封隔器可接受坐封力范围和管柱三轴安全系数最低值；通过性分析及调整步骤：RTTS封隔器通过性分析和试油管柱通过性分析，并在未满足通过性要求时进行设计调整，直至通过性满足试油施工要求，得到同时满足RTTS封隔器与试油管柱通过性的井段L1；其中，设计调整参数：封隔器综合参数、试油管柱组合综合参数或压井液密度；管柱释放悬重计算步骤：在井段L1中预给定施工能接受坐封位置的井段L2，并在井段L2中计算出不同井深与不同坐封力条件下对应的管柱所需释放悬重，将计算结果作在等高线图中，得到管柱释放悬重等高线图；三轴安全系数计算步骤：在井段L2中计算不同井深与不同坐封力条件下对应的管柱最小三轴安全系数，并将计算结果作在等高线图中，得到管柱最小三轴安全系数等高线图；等高线及坐封力处理步骤：通过管柱释放悬重等高线图找出满足坐封力条件下的最低释放悬重等高线，并寻得在最低释放悬重等高线上坐封力传递值最高的井段L3；坐封位置分析及调整步骤：在管柱最小三轴安全系数等高线图中核对封隔器所需坐封力与井段L3范围内的三轴安全系数是否满足要求；若满足，则井段L3为封隔器坐封位置；若不满足，则在井段L3范围内重新选择并分析井段；若井段L3范围内无井段满足，则进行设计调整；其中，设计调整参数：封隔器综合参数或压井液密度。2.根据权利要求1所述的一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，其特征在于，封隔器综合参数包括：RTTS封隔器的长度、外径和内径；井身结构综合参数包括：井筒油层套管的长度、外径和内径；试油管柱组合综合参数包括：油管的长度、外径、内径、线重和屈服强度；井眼轨迹综合参数：每个测点的井深、井斜角和方位角。3.根据权利要求2所述的一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，其特征在于，RTTS封隔器通过性分析通过如下步骤进行：步骤A1：计算井段L0中井眼轨迹各测点之间的狗腿度α
well
；其中，井段L0位于井口到试油层位顶部井深之间；步骤A2：通过RTTS封隔器的长度与外径计算封隔器可通过最大狗腿度α
tool
；步骤A3：将井段L0中井眼轨迹各测点之间的狗腿度α
well
与封隔器可通过最大狗腿度α
tool
进行对比；若α
tool
＞α
well
，则RTTS封隔器无法到达当前测点所在井深；反之，则RTTS封隔器能到达当前测点所在井深。4.根据权利要求2所述的一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，其特征在于，试油管柱通过性分析通过如下步骤进行：步骤B1：通过轴向载荷传递模型计算出井段L0内试油管柱的大钩载荷，其中，大钩载荷为试油管柱顶部载荷；井段L0位于井口到试油层位顶部井深之间；步骤B2：通过各井深移动过程中的大钩载荷，做出对应的大钩载荷趋势图；步骤B3：通过大钩载荷趋势图进行通过性判断，若大钩载荷趋势图未出现小于0的情
况，则试油管柱能通过井段L0；反之，则试油管柱不能通过井段L0。5.根据权利要求2所述的一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，其特征在于，管柱释放悬重计算步骤：步骤C1：将轴向载荷传递模型的摩擦系数取为0，计算出顶部轴向载荷并作为原始悬重，在各井深计算出管柱的原始悬重；步骤C2：在封隔器可接受坐封力范围内，将不同坐封力作为轴向载荷传递模型输入值，计算出对应的管柱对应的大钩载荷；步骤C3：将原始悬重减去对应坐封力下的大钩载荷，得出所需的释放悬重；步骤C4：将各井深、坐封力和对应的释放悬重用等高线图进行表示；其中，等高线表示相同的释放悬重，等高线之间用不同颜色进行填充。6.根据权利要求2所述的一种RTTS封隔器井筒内坐封位置分析方法，其特征在于，三轴安全系数计算步骤：步骤D1：计算管柱三轴应力：；其中，σ
VMS
为管柱三轴应力，σ
a
为轴向应力；步骤D2：计算轴向应力：；其中，σ
am
为屈曲形态下管柱受到的最大轴向应力；A
P
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健涛，严寒冰，秦东兴，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：