深水钻井测试与生产过程井口抬升计算

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1、２０１５年第４４卷石油矿场机械第１０期第６１页犗犐犔犉犐犈犔犇犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０１５，４４（１０）：６１６４文章编号：１００１３４８２（２０１５）１０００６１０４深水钻井测试与生产过程井口抬升计算王宴滨，高德利，房军（中国石油大学石油工程教育部重点实验室，北京１０２２４９）摘要：建立了深水井测试及生产过程中井口处产生的热膨胀力与井口抬升量力学模型，结合具体井身结构计算了井口热膨胀力与抬升量，并分析了各层套管水泥浆返高与温度变化对井口热膨胀力与抬升量的影响。结果表明：井

2、口处产生的热膨胀力远大于剪切销钉的承载力，很容易造成剪切销钉剪断，从而导致井口抬升；表层套管水泥浆返高对井口抬升量的影响最大，生产套管影响最小，各层套管的水泥浆返高对井口总膨胀力均无影响；随着各层套管温度的升高，井口总热膨胀力及井口抬升量均线性增大。可为水下井口设计和测试及生产过程中的参数设计提供理论依据。关键词：深水钻井；测试与生产；井口抬升；井身结构；水泥浆返高中图分类号：ＴＥ９５１文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３４８２．２０１５．１０．０１５犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犠犲犾犾犺犲犪犱犌狉狅狑狋犺狅犳犇犲犲狆狑犪狋犲狉犠犲犾犾犇狌狉犻狀犵犘狉狅犱狌

3、犮狋犻狅狀犪狀犱犠犲犾犾犜犲狊狋犻狀犵ＷＡＮＧＹａｎｂｉｎ，ＧＡＯＤｅｌｉ，ＦＡＮＧＪｕｎ（犕犗犈犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿，犅犲犻犼犻狀犵１０２２４９，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄｗｅｌｌｈｅａｄｇｒｏｗｔｈｏｆｄｅｅｐｗａｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇｄｕｒｉｎｇｗｅｌｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｍｕｌｔｉ

4、ｌａｙｅｒｃａｓｉｎｇｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｏｎｗｅｌｌｈｅａｄｈａｖｅｂｅｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄｗｅｌｌｈｅａｄｇｒｏｗｔｈｈａｖｅｂｅｅｎｆｉｇｕｒｅｄｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈａｓｐｅｃｉｆｉｃｗｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｏｐｏｆｃｅｍｅｎｔ（ＴＯＣ）ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｎｗｅｌｌｈｅａｄｇｒｏｗｔｈｈａｖｅａｌｓｏｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｄｕｒｉｎｇｗｅｌｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘ

5、ｐａｎｓｉｏｎｆｏｒｃｅｏｎｗｅｌｌｈｅａｄｉｓｆａｒｂｉｇｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｈｅａｒｅｄｌｏｃｋｉｎｇｐｉｎａｎｄｔｈｅｓｈｅａｒｅｄｌｏｃｋｉｎｇｐｉｎｉｓｅａｓｉｌｙｔｏｂｅｃｕｔｔｈａｔｗｏｕｌｄｒｅｓｕｌｔｉｎｗｅｌｌｈｅａｄｇｒｏｗｔｈ．ＴｈｅＴＯＣｏｆｓｕｒｆａｃｅｃａｓｉｎｇｈａｓｇｒｅａｔｅｓｔｉｍｐａｃｔｏｎｗｅｌｌｈｅａｄｇｒｏｗｔｈａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃａｓｉｎｇｈａｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔｉｍｐａｃｔ．ＴｈｅＴＯＣｏｆａｌｌｃａｓｉｎｇｈａｓｎｏｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎ

6、ｓｉｏｎｆｏｒｃｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆａｌｌｃａｓｉｎｇ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄｗｅｌｌｈｅａｄｇｒｏｗｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｌｉｎｅａｒｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｕｂｓｅａｗｅｌｌｈｅａｄａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎｏｆｄｅｅｐｗａｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇｄｕｒｉｎｇｗｅｌｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｄｅｅｐｗａｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｗｅｌｌｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉ

7、ｏｎ；ｗｅｌｌｈｅａｄｇｒｏｗｔｈ；ｗｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ＴＯＣ随着深水钻井技术的不断发展，井筒完整性越整性方而的问题，且其中７％因为井筒的完整性而［１２］来越受到人们的重视。据挪威石油安全管理局被迫关井，对环境和经济造成了重大损失。关于（ＰＳＡ）对海上１０６口具有不同开发年限和生产类别深水井井筒完整性方面的研究，目前主要集中在测的井进行井筒完整性调查发现，１８％的井筒存在完试及生产过程中套管环空圈闭压力增加导致的套管收稿日期：２０１５０４１２基金项目：国家自然科学基金创新研究群