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《开关井对气井井下管柱与气藏安全性影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、2008年第14期 内蒙古石油化工127X开关井对气井井下管柱及气藏安全性的影响分析12傅银灿,窦益华(1.川庆钻探公司长庆钻井总公司,陕西西安 710018;2.西安石油大学,陕西西安 710065) 摘 要:气井开井、关井作业时井口温度、压力随之变化,引起井下管柱变形与受力变化,引起地层压力变化和介质重新分布,进而影响井下管柱、封隔器与气藏的安全性。本文以陕北气田地质情况及常用管柱结构为例,利用管柱力学理论分析了开关井对井下管柱安全性、封隔器密封性能的影响,分析了开关井对气藏的影响。分析表明:就陕北气田储
2、层情况、井身结构情况而言,开关一次井对井下管柱安全性、封隔器密封性能影响不大,也不会造成封隔器的蠕动;开关井会对气藏造成影响,气藏的性质不同,开关井对气藏造成的影响也不同,影响的方式与大小取决于孔隙度、渗透率、孔喉连通情况、孔隙结构特征、地层中岩石的矿物成分、气藏的驱动方式,以及是否存在底水、边水、酸性气体。关键词:开关井;气井;井下管柱;气藏;安全性引言下深约2500m),按文献〔1〕进行管柱力学分析,即使由于维修或调峰需要,气井生产过程中,经常需出现比较恶劣的关井工况(井口温度降为0℃、井口要进行开关井作业。众所周知,开井时井
3、口压力降压力升高至30MPa),与坐封工况相比,管柱“缩短”低、温度升高;关井时井口压力升高、温度降低(至地约1m,转化为轴向拉力约110KN。根据计算,此附加面温度)。井口温度、压力的变化会引起井下管柱变轴向拉力尚不足以对管柱的静强度构成威胁。根据〔2〕形与受力的变化,引起地层压力的变化和介质的重疲劳强度理论,对金属材料而言,只有当其所受应新分布,进而影响井下管柱、封隔器与气藏的安全力超过某一临界值,且疲劳循环达到相当多的次数(5性。本文以陕北气田地质情况及常用管柱结构为例,一般在10以上)后,材料才会出现“疲劳”。因此,分析了
4、开关井对对井下管柱安全性、封隔器密封性开关一次井对陕北气田井下管柱本身的安全性影响能的影响,分析了开关井对气藏的影响。不大。1 开关井对井下管柱的影响2 开关井对封隔器密封性能的影响关井后,地层压力恢复,井口压力升高,温度降与上同理,关井后,因井口温度降低、压力升高〔1〕低。根据经验和管柱力学理论,井口压力升高、温而致管柱轴向“缩短”所产生的轴向拉力小于度降低,在“内鼓胀”效应和“温度”效应联合作用下,110KN。根据封隔器供应商提供的数据,110KN轴管柱轴向缩短。如图1所示,受井下封隔器和井口采向拉力对陕北气田所用完井封隔器额
5、定工作压差影油树的约束,管柱的“缩短”变形转化为轴向拉力。根响不大,加之陕北气田的地层压力系数低(低于据陕北气田常用的管柱结构(外径73mm、壁厚5.1MPaö100m),因此,开关井一次对封隔器密封性能51mm或外径88.9mm、壁厚6.45mmN80油管,的影响不大。3 开关井对封隔器胶筒的影响根据管柱力学分析,正常开井工况下,高产气将地层温度“带出”,井口温度升高(约50℃),管柱轴向“伸长”。由陕北气田井下管柱结构,受井下封隔器和井口采油树的约束,管柱的“伸长”变形转化为轴向压力。根据管柱力学分析,结合陕北气田的开井情况(
6、井口温度约50℃、井口压力约20MPa),与坐封工况相比,管柱“伸长”约0.9m,转化为轴向压力约100KN。在上述轴向压力作用下,井下管柱和封隔器、封隔器胶筒处于受压状态。而关井后,井下管柱和封隔器处于受拉状态。若封隔器水力锚能确实将封隔器“锚定”,则封隔器胶筒仍处于受压状态;若封图1 典型的气井井身及管柱结构隔器水力锚不能有效“锚定”封隔器,致使封隔器在X收稿日期:2008-05-12第一作者:傅银灿(1963—),1984年毕业于华东石油学院矿场机械专业;现在川庆钻探公司长庆钻井总公司从事安全管理工作。©1994-2010C
7、hinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net128内蒙古石油化工 2008年第14期 轴向拉力作用下向上“蠕动”,会“擦伤”封隔器胶筒。敏,使地层渗透率降低。上述“蠕动”的定量分析需根据胶筒结构,运用非线正常生产过程中,由于生产压差作用,未被天然性大变形弹塑性力学理论(结合有限元等数值解法)胶结物胶结在固定位置的非常细小的微粒,通常以〔3〕予以分析。不过,根据经验,100KN的轴向力不会松散的颗
8、粒形式处于孔壁或基岩颗粒的内表面,它造成封隔器“蠕动”,因此,开关井一次对陕北气田封们可随着气体在孔隙中运移。突然关井后,生产压差隔器胶筒的影响不大。会慢慢变小直至趋于稳定。运移颗粒受到的气体作4 开关井对气藏的影响用力就会变小,移动速度也会逐渐变
