帶封隔器氣井套壓允許值計(jì)算淺談

李宗林，張曉梅，孟 昊

（1.中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南濮陽(yáng) 457000；2.俄羅斯莫斯科古勃金石油大學(xué)，河南濮陽(yáng) 457000）

帶封隔器氣井套壓允許值計(jì)算淺談

李宗林1，張曉梅1，孟 昊2

（1.中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南濮陽(yáng) 457000；2.俄羅斯莫斯科古勃金石油大學(xué)，河南濮陽(yáng) 457000）

帶有封隔器的氣井套管環(huán)空出現(xiàn)帶壓情況，壓力過(guò)高將給氣井生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。為研究此類氣井套壓最大允許值的通用計(jì)算方法，針對(duì)此類氣井井身結(jié)構(gòu)，模擬井筒壓力分布情況，判斷井筒壓力危險(xiǎn)點(diǎn)，計(jì)算帶壓允許值，為氣井生產(chǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。

氣井；最大套壓允許值；流壓

1 氣井帶壓情況簡(jiǎn)介

氣井套管環(huán)空帶壓具有普遍性，帶有井下封隔器的氣井理論上應(yīng)沒(méi)有套管壓力，但由于生產(chǎn)過(guò)程中井筒密封性不可能達(dá)到理想條件，套管環(huán)空會(huì)帶有一定壓力，這種壓力可能來(lái)自產(chǎn)層流體或者其他層竄氣等。套壓過(guò)高會(huì)給生產(chǎn)造成極大的安全隱患，如損壞封隔器、致使套管、油管損毀等。有必要對(duì)套壓值進(jìn)行控制，劃定一個(gè)警戒值，也就是最大允許帶壓值，為此類氣井的日常管理提供依據(jù)。

2 最大允許油套壓力值的確定

針對(duì)帶有井下封隔器的氣井井身結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1），最大允許套壓值是根據(jù)生產(chǎn)套管抗內(nèi)壓、油管抗外擠、永久封隔器耐壓差、套管頭耐壓值和地層應(yīng)力、井筒流體壓力計(jì)算得來(lái)。氣井的運(yùn)行時(shí)間，井筒狀況、地層壓力、完井管柱、井下工具的受力狀態(tài)和工作狀況，這些因素都影響到最大允許套壓值的確定。

圖1 帶封隔器氣井井筒結(jié)構(gòu)示意圖

要計(jì)算最大允許套壓值，首先要確定一個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)——受力最接近額定工作壓力的點(diǎn)。氣井理想生產(chǎn)狀況下，油套壓力、技套壓力均為0，油壓30MPa。油套環(huán)空液柱壓力系數(shù)按1.27（可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整），遠(yuǎn)大于套管外壓力系數(shù)和油管內(nèi)壓力系數(shù)?？梢?jiàn)，在環(huán)空充滿保護(hù)液的情況下，深度越大的位置受力越接近額定工作壓力，危險(xiǎn)點(diǎn)在永久式封隔器處。

1）由生產(chǎn)套管抗內(nèi)壓確定的最大允許套壓值

式中：p抗內(nèi)壓——生產(chǎn)套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度，MPa。pe——生產(chǎn)套管外壓力，即地層壓力，MPa。p環(huán)空液柱壓力——油套環(huán)空內(nèi)環(huán)空保護(hù)液產(chǎn)生的壓力，MPa。

2）由油管抗外擠確定的最大允許套壓值

式中：p抗外擠——油管抗外擠強(qiáng)度，MPa。pf——油管內(nèi)流壓，MPa。p環(huán)空液柱壓力——油套環(huán)空內(nèi)環(huán)空保護(hù)液產(chǎn)生的壓力，MPa。

3）由永久封隔器耐壓差確定的最大允許套壓值

式中：p封隔器耐壓差——封隔器耐壓差，MPa。pf——油管內(nèi)流壓，MPa。p環(huán)空液柱壓力——油套環(huán)空內(nèi)環(huán)空保護(hù)液產(chǎn)生的壓力，MPa。

4）由套管頭耐壓確定的最大允許套壓值

p額定——套管頭額定壓力，MPa。

式1～4中a=f（井生產(chǎn)狀況，生產(chǎn)時(shí)間，流體性質(zhì)，材質(zhì)）?；跉饩坠茴^、油管、套管、封隔器存在腐蝕、磨損等情況，參考API RP 90——《海上油氣井套管環(huán)空帶壓管理》，a1、a2、a3取0.8，a4取0.5。

給定氣井產(chǎn)量，應(yīng)用軟件建立模型，可計(jì)算得到井筒壓力剖面，即可得到pf。

3 最大允許技套壓力值的確定

1）由技術(shù)套管抗內(nèi)壓確定的最大允許套壓值

式中：p抗內(nèi)壓——生產(chǎn)套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度，MPa。

pe——生產(chǎn)套管外壓力，即地層壓力，MPa。

p環(huán)空液柱壓力——油套環(huán)空內(nèi)環(huán)空保護(hù)液產(chǎn)生的壓力，MPa。

2）由油套抗外擠確定的最大允許套壓值

式中：p抗外擠——油套抗外擠強(qiáng)度，MPa。

3）由套管頭耐壓確定的最大允許套壓值

p額定——套管頭額定壓力，MPa。

式5～6中a=f（井生產(chǎn)狀況，生產(chǎn)時(shí)間，流體性質(zhì)，材質(zhì)）?；跉饩坠茴^、油管、套管、封隔器存在腐蝕、磨損等情況，參考API RP 90——《海上油氣井套管環(huán)空帶壓管理》，a1、a2取0.8，a3取0.5。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）通過(guò)氣井環(huán)空壓力允許值計(jì)算，推薦控制的套壓最大允許值能同時(shí)滿足套管、油管、封隔器、井口安全承壓要求，降低了環(huán)空帶壓氣井風(fēng)險(xiǎn)，保障了氣井安全生產(chǎn)。

2）與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相比，加入封隔器承壓能力的考慮因素，使計(jì)算結(jié)果更加科學(xué)可靠。

[1] 何生厚.普光高含H2S、CO2氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)難題及對(duì)策[J].天然氣工業(yè)，2008，28（4）：82-85.

Talking about Calculation of Allowable Value of Gas Well Pressure with Packer

Li Zong-lin，Zhang Xiao-mei，Meng Hao

With the packer of the gas casing casing with a pressure on the ring，the pressure is too high will bring safety hazards to the production of gas wells.In order to study the maximum permissible value of the gas well pressure set，this paper provides a scientif i c basis for the production management of the gas well for the wellbore structure of the gas wells，the distribution of the wellbore pressure distribution，the risk of the wellbore pressure and the calculation of the pressure allowance.

gas well；maximum pressure tolerance；f l ow pressure

TE258

：B

：1003–6490（2017）04–0177–01

2017–03–06

李宗林（1986—），男，河南濮陽(yáng)人，工程師，主要從事采油氣工藝研究工作。