本發(fā)明公開了一種環(huán)空圈閉壓力預測方法，包括以下步驟：1)根據(jù)生產(chǎn)工況建立環(huán)空溫度剖面；2)計算環(huán)空流體熱物性參數(shù)；3)利用套管變形公式建立套管變形模型；4)計算環(huán)空體積變化；5)利用環(huán)空圈閉壓力計算方程建立環(huán)空圈閉壓力計算模型并求解。

技術領域

本發(fā)明涉及一種預測方法，特別涉及一種環(huán)空圈閉壓力預測方法。

背景技術

環(huán)空圈閉壓力是指在油氣井開采過程中，由于油管內(nèi)高溫流體加熱密閉環(huán)空內(nèi)流體，使密閉環(huán)空內(nèi)流體發(fā)生膨脹引起的壓力。環(huán)空圈閉壓力值與環(huán)空內(nèi)流體熱物性、流體溫度變化、環(huán)空體積變化等有關，過高環(huán)空圈閉壓力會造成套管擠毀，1999年，BP墨西哥灣Marlin油田A-2井在投產(chǎn)數(shù)小時后，生產(chǎn)套管被擠毀。在陸地和淺水井，環(huán)空圈閉能夠在井口釋放，而在深水井，除了油管和油層套管之間的環(huán)空外，其它套管環(huán)空圈閉壓力無法通過井口釋放。

精確計算環(huán)空圈閉壓力能夠合理地優(yōu)選套管尺寸，制定適合的環(huán)空圈閉壓力防治方案，從而控制圈閉壓力，保證油氣井生產(chǎn)安全。目前，環(huán)空圈閉壓力預測方法主要考慮流體膨脹壓縮效應和套管自由段變形進行計算，代表性的商業(yè)軟件為Landmark的Wellcat模塊，流體膨脹壓縮效應的熱物性參數(shù)選取存在誤差、未考慮套管封固段的變形等因素使得該方法和軟件計算的圈閉壓力比現(xiàn)場實測值高10-30％，無法正確指導油氣井套管的選型和圈閉壓力的防治方案的制定。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種預測準確的環(huán)空圈閉壓力預測方法，該預測方法能夠為海上油氣井套管柱設計及圈閉壓力防治方案制定提供支持。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種環(huán)空圈閉壓力預測方法，包括以下步驟：1)根據(jù)生產(chǎn)工況建立環(huán)空溫度剖面；2)計算環(huán)空流體熱物性參數(shù)；3)利用套管變形公式建立套管變形模型；4)計算環(huán)空體積變化；5)利用環(huán)空圈閉壓力計算方程建立環(huán)空圈閉壓力計算模型并求解。

在所述步驟2)中，所述環(huán)空流體熱物性參數(shù)通過實驗測得，其過程包括：

①測定在不同環(huán)空溫度剖面下和不同壓力下的實驗流體體積變化；

②根據(jù)環(huán)空流體狀態(tài)方程可得實驗流體體積變化與所述流體熱物性參數(shù)的方程式，方程式如下：

ΔV₁＝αV₀ΔT₁

ΔV₁＝k_tV₀ΔP₁

式中ΔV₁為實驗流體體積變化，m³；α為膨脹系數(shù),℃^-1；ΔT₁為實驗流體溫度變化，℃；V₀為實驗流體體積，m³；k_t為壓縮系數(shù)，MPa^-1；ΔP₁為實驗流體壓力變化，MPa；

③根據(jù)步驟②中的兩方程式導出不同環(huán)空溫度剖面和不同壓力下的所述流體熱物性參數(shù)計算公式如下：

在所述步驟2)中，所述環(huán)空流體熱物性參數(shù)通過密度反算法測得，其過程包括：

①已知不同溫度壓力下的流體密度；

②根據(jù)流體膨脹前后流體質(zhì)量守恒原則可得質(zhì)量守恒方程如下：

ρ_T,P(V₂+ΔV₂)＝ρ₀V₂

由上式導出