海上CO2埋存井井筒温度压力影响因素研究

准确预测CO₂埋存过程中井筒温度压力场以及CO₂的物性参数变化对安全埋存至关重要。为此,建立了埋存井井筒温度、压力与CO₂物性参数的耦合计算模型,计算得到了实例井井筒温度压力分布以及CO₂物性参数随井深的变化规律,并对注入参数对于井筒温度压力分布影响规律进行分析。研究结果表明：井筒内CO₂流体的流速、努塞尔特数和对流换热系数随井深的增加而增大,密度、黏度、摩阻系数、导热系数和普朗特数随井深增加而减小,定压比热容在温度压力综合作用下有一定波动;注入温度对井筒压力和井底温度压力影响很小;注入速率增大会使相同井深处温度降低、压力升高,调节注入速率可以在对压力影响较小的同时有效调节井筒温度分布;注入压力的变化对压力梯度几乎无影响,在压力较大时对温度梯度影响较大,通过调节注入压力可以有效调节井筒压力分布。研究结果可为海上CO₂埋存井井筒完整性的准确评价提供理论基础。     

页岩气井体积压裂井筒温度计算及套管强度变化分析

页岩气井体积压裂排量大、时间长,压裂过程中井筒温度变化剧烈,引起的温度应力对套管强度具有较大影响。在考虑压裂液摩擦生热以及排量与壁面换热系数关系的基础上,建立了页岩气井套管压裂过程中井筒温度场模型,对压裂过程中温度瞬态变化进行了计算。结果表明:页岩气井套管压裂过程中井筒降温幅度较大,储层温度为78.5℃时最大降幅达到64.7℃;跟端和趾端温度差最大值出现在压裂初期60~210 s。依据推导出的套管抗外挤强度计算公式进行强度校核分析,结果表明,温度应力对套管抗外挤强度产生较大影响,且随着压裂排量的不断增大,抗外挤强度降幅也不断增大,冬季施工压裂液排量为20 m~3/min时,套管抗外挤强度降低16.4%。     

瞬态力-热耦合作用下水泥环形态对套管应力的影响

基于页岩气水平井压裂工程实际,采用解析法与数值法结合的方式,建立了压裂过程中井筒温度场计算模型和套管偏心、水泥环缺失有限元模型,据此研究瞬态力-热耦合作用下的水泥环形态对套管应力的影响。结果显示:1)页岩气井压裂过程中瞬态力-热耦合作用显著提高了套管应力;套管应力呈先升高后降低的动态变化,最大应力值出现在压裂初期。2)水泥环完整或套管偏心时,瞬态力-热耦合作用降低了套管应力周向分布不均匀差异;水泥环缺失时,套管应力随着缺失角、偏心距的增大而提高。研究结果对于精确计算页岩气井压裂过程中的套管应力具有重要意义。     

腐蚀环境下基于井筒完整性与流动保障的完井技术

为保证油井安全高效生产,研究了一套适合含H_2S、CO_2等腐蚀性气体的井筒完整性与流动保障的完井技术。根据研究区块油藏地质特征,基于油气井节点分析理论,优选了完井管柱尺寸及举升方式;考虑完井管柱和关键完井工具尺寸等因素,优选了研究区块油井完井井身结构及配套的完井管柱结构;根据材质选择图版及完井成本确定了完井管柱材质。在此基础上,对完井管柱在初始状态、下入管柱、稳定生产、气举生产及起出管柱等关键工况下的强度进行校核,并设计了配套的完井工艺。该完井技术在研究区块25口井应用效果良好,不仅能够满足油井正常生产,而且具有防腐、防沥青等特点,可推广应用于国内外同类油田。     

迪那2气田测射联作完井工艺评价与优化

测射联作工艺具有减少起下管柱作业、降低储层污染、提高油气井完井效率等优点,因此在迪那2气田产能建设早期,普遍采用测射联作并且不丢枪的完井工艺,但投产后逐渐暴露出井筒堵塞、井下动态监测受限等问题,因此有必要对该工艺进行评价及优化。调研统计,产建早期测射联作完井的生产井75%出现油压急剧波动下降的异常现象;结合气藏工程理论及修井实践分析,油压异常的根本原因在于,堵漏剂返排、地层出砂等堵塞了测射联作管柱末端的生产筛管（即打孔油管）孔眼。对此,产能建设中后期采用射孔、测试分步实施的完井工艺,显著减少了井筒堵塞的现象,并为生产动态监测的开展创造了有利条件。迪那2气田的完井工艺实践对于类似气田具有较好的借鉴意义,在选用测射联作完井工艺之前,应进行充分的适用性评价或针对性的改造优化。     

油气井井筒完整性系统风险评估方法

常规油气井井筒完整性风险性评价方法只是针对单一工况的,目前还没有油气井整个寿命周期内井筒完整性系统风险评价方法。为此,将油气井井筒关键结构（点）（如完井油套管柱、水泥环等）完整性风险评估和考虑多种工况的井筒综合完整性评估相结合,提出了油气井整个寿命周期（包括钻井、完井、生产、弃井等4种工况）的井筒完整性系统风险定量评估方法,建立了油气井井筒完整性系统风险定量评估模型和评价指标。利用该风险评估方法对普光气田气井整个寿命周期内的井筒完整性风险进行了评估,结果发现该气田气井井筒完整性风险较高,与现场情况相符。研究表明,利用提出的油气井井筒完整性系统评估方法可以评估油气井整个寿命周期内的井筒完整性风险,为降低油气井井筒完整性风险提供依据。      

高温高压深井产出时井筒温度场分析

井筒温度变化导致套管环空温度变化、压力变化,导致套管外束缚空间的液体受热膨胀而导致的压力升高。因此,根据井身结构及储层特点,运用质量、动量、能量守恒原理及热力学第一定律,根据井筒流体纵向传热和井筒对地层传热特点,分别建立方程并给出边界条件,采用递推法循环迭代,得到井筒及套管与井眼环空和围岩的温度场。通过研究得到:随着产液量的下降,产液温度、A环空、B环空、C环空温度都逐渐降低,且产出液温度下降最快;环空温度与地温梯度成线性关系,且随地温梯度的增加而升高;随地温梯度的增加,A环空温度升高的最快,C环空温度升高的相对较慢。当产量大于一定值时,大排量增产对井筒温度场影响较小。     

鱼骨状分支水平井井筒流动特征及影响因素分析

应用不稳定渗流理论,得到了鱼骨状分支水平井的压力分布表达式.结合井筒压降模型,建立了鱼骨状多分支水平井油藏渗流的井筒-油藏耦合模型.以胜利油田某区块鱼骨状分支井为例,定量分析了分支点位置、分支夹角、分支长度及分支个数等4个井形参数对鱼骨状井筒流动特征的影响规律.计算结果表明,在分支异侧、非对称、分支点位置靠近主井筒两端、分支角度不小于30.、分支数不少于2支的条件下,鱼骨状水平井的主支单位长度流入剖面更加合理.     

混凝土强度提高系数在井壁结构设计中的研究与应用

文章针对新的《混凝土结构设计规范》要求,合理地提出厚壁圆筒结构物在二轴受压和三轴受压下,采用以概率理论为基础的极限状态设计法,用分项系数进行设计,且结合工程设计本身具体因素,给出了混凝土强度提高系数的取值关系。其在深厚表土层冻结法井壁设计过程中,对井筒的施工进度、安全、经济效益都有着重要的指导意义。