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随着气体增压技术的发展，高压注气在油气田的应用越来越广泛，为了适应高压注气的工况，对注气管柱进行合理设计和安全性校核显得十分必要。 为此，文章结合海洋某油田的一口拟高压注气井，提出了进行注气管柱的设计和强度安全性校核的方法，结合注气管的受力分析和实钻井眼轨迹及实际工况，并充分考虑轴向力、外挤和内压力对注气管强度的影响，进行三轴应力强度校核。在气体压力计算方面，应该考虑封隔器的安装和注气条件下气体所产生的压力。文章提出的注气管柱设计和校核方法已在现场得到了应用。     

套管柱和注汽管柱热弹性力学分析

结合固井和热采过程,分析了套管和注汽管柱在井内的受力状态,导出了注汽过程中套管和注汽管柱内各种应力的计算公式,给出了套管和注汽管柱强度校核方法。     

考虑气井全生命周期安全的套管柱强度设计方法研究

针对塔里木油田、西南油气田在气井套管强度设计中存在的校核方法笼统,对实际工况考虑不够全 面的问题,通过分析钻完井工艺流程中套管的受力情况,提出了根据单井在钻井、完井、生产等生周期内出现各种极端工况时套管所受载荷来进行套管强度设计的模式。在 ＳＹ／Ｔ５７２４－２００８《套管柱结构与强度设计》的基础上,总结了套管设计中还需要考虑的几种工况以及载荷计算方法。列举套管设计实例,通过分析各种极端工况下管柱的受力情况,设计合理的套管,再进行强度校核,相比传统校核方法考虑的更全面,有利于提高套管的安全性、经济性.     

稠油热采井套管柱强度设计方法研究

针对稠油热采井套管损坏问题,调研了大量国内外研究文献,指出了现有套管柱强度校核的不足,提出了稠油热采井套管柱强度校核应采用应力强度设计方法,并根据油田注蒸汽实际工况计算套管载荷和热应力,根据厂家试验取得的高温下套管屈服强度数据校核和设计套管。     

华北储气库注采气井管柱优选研究

随着华北油田储气库群建设工作逐步展开,对注采井管柱优选是储气库安全运行的重要保证。通过对气藏注采方案下不同管径的注采能力、携液和冲蚀情况进行分析,优选出注采井管柱管径;同时,通过对比直井注/采过程油管的受力计算,和对丝扣连接强度校核\,抗内压强度和抗外挤强度校核,并考虑到温度和压力的作用,计算出管柱受力情况,进而优选出管柱级别。基于该方法优选的储气库注采管柱在储气库注采井得到采用,效果良好。     

葡北油田天然气重力混相驱注气井天然气水合物的形成及防治

葡北油田天然气重力混相驱注气井井筒内发现有水合物形成,严重影响了注气井的注气效率。基于Pipesim建模对注气井水合物形成管段及影响因素进行了分析,研究了通过提高天然气初始温度和采用水套炉加热井口天然气以预防水合物形成的技术可行性。研究结果表明,目前注气条件下,在距压缩机出口300 ~2 000 m的输气管线及井筒深度小于1 025 m的范围内具备水合物形成的温压条件;随天然气初始温度和注气速度增加,当井口气体温度低于对应水合物形成最高温度时,输气管线形成水合物段缩短,井筒内形成水合物段先增长后缩短,当井口气体温度高于水合物形成最高温度时,输气管线不形成水合物,井筒内形成水合物段缩短;提高天然气初始温度和采用水套炉加热井口天然气能够使注气压力小于40 MPa、注气速度大于5×104 m3/d的注气井不形成水合物,是有效的水合物预防方法。     

乍得基岩注气井膨胀管悬挂二次完井技术

乍得油田潜山基岩油藏面临油井低压低产的问题,需要开展注气补充地层能量以提高油井产量,但裸眼开发井转投注气井后,出现上部层系出砂填埋储层的问题。为此,下入膨胀管悬挂器结合裸眼封隔器等组成的下部完井管柱,在乍得BX20井进行二次完井技术先导试验。现场试验结果表明：设计的二次完井管柱一次入井到位,整个作业周期为10 d,较传统二次完井平均施工作业周期减少7 d,节省修井作业费用超20万美元;该井完井后能够有效地封固和保护套管免受注气高压的破坏,有效解决裸眼注气井井筒完整性问题,试注气压力达到20 MPa,注气量达到2 000 m³/h。该完井工艺的成功实施解决了乍得油田注气井完井问题,对同类油田的开发具有先导示范作用。     

稠油天然气吞吐注采一体化技术研究

针对吐玉克油田稠油注天然气吞吐过程中,管柱的气密封性不能满足高压注气安全要求、每个吞吐周期的注气投产需要进行换管柱作业等问题,设计了以注采一体化井口和井下气密封管柱为主的注采一体化配套管柱。既保证了杆柱悬挂的密封性,又满足了50MPa高压注气需求和注气吞吐后的生产需要,实现了注气和转抽作业工序的直接转换,大幅度降低了作业成本,减少了对油层的二次伤害。现场应用的2口井生产正常,已累计增油339t,取得了很好的效果。     

超深高压凝析气井酸化增注及效果评价

为解决凝析气田低效注气井注气困难的问题，对牙哈凝析气田酸化增注改造的可行性进行了评估，并对酸化措施实施效果进行了评价，认为该气田超深高压凝析气井的酸化改造，提高了地层的吸气能力，减缓了地层压力下降速度，有利于凝析气田的最终采收率。     

牙哈高压凝析气田同心油管分层注气工艺

塔里木盆地牙哈高压凝析气田一直通过循环注气保压开采的方式进行开发,两个主力气层之间以及同一气层内都存在着较大的储层物性差异,笼统注气不仅导致气藏储量动用不均,而且也进一步加剧了高、低渗透层之间的开采矛盾。为此,依据该气田目前的气井井身结构、地面设施状况和分层注气要求,设计了同心油管分层注气管柱结构,配套了分层注气井口装置,由此完成了分层注气井完井投产作业施工,并满足了分层注气工艺生产的需要。同时,针对同心管方案设计了两种油管组合方式(?114.3mm+?73.0 mm油管组合、?114.3 mm+?60.3 mm油管组合),并按照不同工况配产对两种油管组合的井筒温度场、压力场以及管柱安全性进行了理论分析与评价。结果表明:(1)?114.3 mm+?73.0 mm油管组合在内管和外管分别达到最大注气量50×10~4 m~3/d和20×10~4 m~3/d时,需要的井口注气压力小于42 MPa,现有地面注气设备能力可以达到该值且内、外管注气压差较小,有利于注气作业;(2)?114.3 mm+?73.0 mm油管组合安全系数大于一般设置的参数(1.5),再对注气工况1、2下进行抗内压强度校核,对注气工况3、4下进行抗外挤强度校核,均表明该油管组合能够满足强度要求。结论认为,?114.3 mm+?73.0 mm油管组合作为同心油管分层注气管柱是可行性的。     

油套分层注水井注水剖面测井新技术

中原油田高压注水井越来越多,其注水剖面测井技术的完善是亟待解决的技术难题,而地面油套分层注水井测井新技术能够解决这一问题?该技术对井口进行优化设计,安装活塞式同位素投放器,根据油套分注情况给出不同的施工工艺及相应的资料解释方法,并在中原油田进行了13口井的测试,其中测试成功11口井,测井成功率达85％,资料合格率为100％,解决了高压油套分层注水井注水剖面测井难的问题。     

水平井注采井网合理井距及注入量优化

为解决水平井水井为刚性水驱,推导出考虑和不考虑水平井水平段压力损失两种情况下水平井注采井网的合理井距、合理注入量公式.根据公式分析认为,水平井水平段压力损失受管径、注水量或产油量、水平段长度影响.对于特定水平井,压降损失主要受产油量或注水量影响;对于确定的油藏,影响最大井距的主要因素是水平井长度、生产井产量、水井注水量.利用该研究结果设计的塔里木油田哈得4薄砂层油藏水平井注采井网在开发中起到了降低注入压力、增大注入量、有效保持地层压力的作用,应用效果良好.图2表2参29     

深井、超深井套管特性分析

传统的套管柱设计中,套管只进行强度设计。而在一些深井、超深井、高压气井的开发中,对套管提出了新的要求:套管必须能够保证对气体的密封;能够耐受较高温度的考验;接头不但要有足够的抗拉强度,同时也要有足够的抗压缩强度。另外,水泥环是否对套管的强度有增强作用,也是值得关注的问题。通过理论解析、有限元计算以及大量的实物试验,对深井、超深井中套管这些主要特性进行了分析,得到了许多有意义的数据和结论。指出模拟深井、超深井套管服役条件的实物试验是验证套管性能的有效手段,并结合套管柱设计提出了套管选用方法,该分析方法同样适用于油管柱分析。     

高压注水井不卸压洗井技术的应用

针对文留油田地层高压、低渗的特性导致洗井前的长时间关井、放溢流卸压严重影响注水时率等问题,提出了高压注水井不卸压洗井技术。其工作原理是在高压水井关井不卸压、不放溢流保持井筒高压状态的前提下,将水放入洗井罐中,用增压装置达到目的高压后进入井筒油套环形空间进行洗井。该技术避免了注水井反复关停井,减少了井筒吐砂事故,降低了分注卡漏失效率。文留油田的4口注水井应用表明,洗井后平均注水压力下降了1.95MPa,日注水量上升了24.75m3,工艺成功率100%。     

深层高温高压气井完井测试管柱失效分析

深层高温高压油气井完井测试管柱的安全可靠对于确保深层油气的安全高效开发具有重要意义。考虑测试过程中的温压变化、管柱端部约束及屈曲摩阻等因素综合影响,建立了测试管柱受力分析模型,开发了深层高温高压气井完井测试管柱力学分析软件,对新疆顺南地区某井测试管柱进行了温度压力分析、受力变形计算和力学强度校核,揭示了该井完井测试管柱失效的原因。结果表明:利用开发的软件能够较为准确地分析高温高压井测试管柱所处的温压环境,并能对其进行受力变形分析和强度校核,可用于工程实际;该井测试管柱表面受到的局部腐蚀损伤和产生的裂纹会使管柱强度降低,是导致其失效的主要原因;该地区高温高压井中腐蚀对管柱力学强度的影响应给予特别重视。该研究可为高温高压井完井测试管柱优化设计及安全控制提供理论依据。     

深井试油管柱力学分析及其应用

针对深井管柱温度高、注液压力大,管柱受力复杂等特点,综合考虑井身结构、管柱组合、工况、施工顺序等因素,考虑封隔器的约束和温度、压力变化引起的温度效应、螺旋弯曲效应等四种效应对管柱受力、变形的影响,给出了试油井下管柱轴向受力、变形、应力计算方法,并结合油田现场实际对流体摩阻的计算方法进行了简化。根据理论分析开发了深井试油井下管柱力学分析软件,在管柱组合设计与强度校核、施工参数计算方面具有一定的指导意义,在胜利油田和大港油田已实际运用多次。     

注气欠平衡钻水平井的新技术

通过对注气欠平衡钻水平井的新技术研究,我国基本形成了一套实用有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术,可用于解决注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。新技术关键有3方面：①新型双层注气套管头,能够实现临时套管的悬挂、固定与回收和连通注气通道。②借鉴国外钻井的成功经验,结合国内套管、钻头及钻井设备的实际情况,研究出2种3个方案的合理井身结构。③设计了气液旋流混合短节、防挂坡口套管鞋、耐磨套管短节、防倒扣旋转装置等临时套管柱下部固定结构。为全面满足注气欠平衡钻水平井新技术的要求,初步拟定了配套的钻井工艺。图2表2参4     

超深井用偏梯形螺纹套管适用性研究

针对我国西部超深井固并使用的偏梯形螺纹套管发生螺纹连接处泄漏、接箍及管体破裂与变形等事故，对西部两口超深井在用和拟用的φ177．8mmx13．72mmV-150和φ177．8mmx12．65mmNK-T140两种规格BTC螺纹套管进行了管柱设计验证试验研究。试验条件模拟井下预期的载荷和压力，试验项目包括上卸扣试验、密封试验（介质为水和气两种）、强度极限试验（拉伸、水压爆破、压缩和挤毁）等。结果发现，这两种套管在密封性和强度等方面均与使用条件存在一定差异，特别是难以满足一些异常复杂超深井的要求。建议在高压超深井中用气密封性较好的特殊螺纹接头套管。对于异常高压超深井，在设计时应进行密封设计，对套管进行必要的密封和强度评价试验。     

套管柱悬空段合理长度的研究

深井套管柱悬空段的长度直接关系到固井的质量和成本,是我国深井油田急需解决的问题之一。直到目前为止,尚未见到有关套管柱悬空段合理长度的研究工作和设计依据。本文根据套管柱直接稳定性理论及强度条件进行科学分析,综合考虑安全和经济方面的要求,研究出了该长度的限值设计式,以及安装井口时施加提拉力的简洁计算式,可供深井油田固井工程设计使用。