深水油气井筒环空注氮控压机理

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1、石油勘探与开发3862015年6月PETROLEUMEXPLoRATIoNANDDEVELOPMENTVb1．42N0．3文章编号：1000．0747(2015)03—0386-04DOI：10．11698／PED．2015．03．17深水油气井筒环空注氮控压机理周波，杨进，刘正礼2，罗俊峰2，黄小龙，周荣鑫。，宋宇(1．中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室；2．中海石油(中国)有限公司深圳分公司3．中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司)基金项目：国家自然科学基金“海洋深水浅层钻井关键技术基础理论研究”(51434009)；国家科技重大专项“南海北部陆坡深水油气田钻采风险评估及

2、采油(气)关键技术研究”(2011ZX05056．001．03)摘要：通过深水井筒环空圈闭压力影响因素分析，结合环空圈闭介质温度、压力特性室内模拟实验，提出环空注氮气控制圈闭压力的方法。受深水井身结构及水下井口系统限制，技术套管和生产套管固井后存在较长的自由段套管环空，由水基、合成基或油基钻井液充填，油气测试、生产过程中，套管环空圈闭液体受井筒流体影响温度显著升高，圈闭液体受热膨胀出现圈闭压力。实验表明：圈闭流体热膨胀系数和等温压缩系数是环空圈闭压力关键影响因素，圈闭压力对圈闭介质类型(液、气)敏感度差异极大；向套管圈闭环空注入5％～20％体积分数的氮气，可以有效控制圈闭压力。现场实践表明

3、：环空注入氮气的圈闭压力控制方法操作方便、可靠性高，能保证深水油气测试、生产过程井筒安全。图5表2参13关键词：深水油气井；井筒圈闭压力；环空温度；氮气泡沫；压力控制中图分类号：TE21文献标识码：AMechanismofpressuremanagementbyinjectingnitrogenincasingannulusofdeepwaterwellsZhouBo，YangJin，LiuZhengli。，LuoJunfeng，HuangXiaolong，ZhouRongxin。，SongYu(1．MinistryofEducationKeyLaboratoryofPetroleumEn

4、gineering，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China；2．ShenzhenCompanyofCNOOC,Shenzhen518067，China；3．CNOOCEnergyTechnology＆ServicesLimited,Tanggu518000，China)Abstract：Theinfluencefactorsofannularpressurebuildupareanalyzed，andthetemperatureandpressurecharacteristicsofannulustrapmediumaresimulat

5、edfordeepwaterwells．Themethodofpressuremanagementbyinjectingnitrogenincasingannulusisproposedbasedtheexperimentresult．Limitedbythewellstructureandsubseasystem，longcasingannulusexistsbetweentechnicalcasingandproductioncasinganditisfilledwithwater-based，syntheticbasedoroil-baseddrillingfluid．Inthepr

6、ocessofoil／gastestandproduction，thetemperatureofthetrappedfluidrisessignificantlyundertheinfluenceofthewell-borefluidandthetrappressurebuildupappearsbecauseofliquidheatexpansion．Experimentsshowthatisothermalcompressibilitycoeficientandthermalexpansioncoeficientarethekeyinfluencingfactorsforannulus

7、pressurebuildup．Trappressureisverysensitivetothetypeoftrappedmedium(1iquid，gas)．ecting5％一20％volumefractionofni~ogenintotheannuluscanefectivelycontroltheannuluspressurebuild-up．andavoidcasingcollapse．Fieldpractice