一种油套环空压力控制方法技术

本发明专利技术涉及一种油套环空压力控制方法

【技术实现步骤摘要】
一种油套环空压力控制方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及油气井环空压力控制
，具体而言，本专利技术涉及一种油套环空压力控制方法
、
装置
、
电子设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]油气井改造过程中，安全控制至关重要，贯穿于整个改造过程
。
一旦失控，将造成作业失败甚至灾难性后果
。
改造作业安全既有赖于装备的质量及工艺措施，也依赖于改造过程管理，如油套环空
(
指油管柱与生产套管之间的环空
)
压力控制，对油气井的井筒安全极其重要
。
因此，预先获取合理的油套环空压力控制值对油气井的安全至关重要
。
[0003]油气井通常采用完井管柱带封隔器
、
环空加注完井液的方式完井，为了确保作业安全，通常需要对油套环空进行补压
。
相对于一般油气井
(
即压力较低
)
，油气井的作业工况更复杂，通常具有高温高压的影响，即使对于某些低产的高压气藏，改造作业的施工压力也会较高，因此，油套环空压力对作业管柱或生产管柱的安全影响很大
。
因此，在进入现场作业前的设计阶段，必须全面分析各作业环节油套压力值，以确定合理的压力值，保障作业安全
。
换言之，确定的油套环空压力控制范围应能使构成油套环空的装置
(
组件
)
，包括油管头
、<br/>生产套管
、
油管柱和封隔器始终处于安全状态
。
然而，如何确定油套环空合理压力值以保障改造作业安全，现有技术中并未存在有效的控制油套环空压力的方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种油套环空压力控制方法
、
装置
、
电子设备及存储介质，旨在解决上述至少一个技术问题
。
[0005]第一方面，本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种油套环空压力控制方法，油套环空由油管头
、
油管柱
、
生产套管
、
封隔器和井下安全阀组成，该方法包括以下步骤：
[0006]获取油套环空的环空压力
、
油管头的试压值
、
生产套管的抗内压强度
、
封隔器的工作压差
、
油管柱的
Von Mises
应力
、
井下安全阀的相关参数，工作压差为封隔器的上部所受压力和下部所受压力之差，油套环空为油管柱与生产套管之间的环空；
[0007]根据油管头的试压值，确定第一最大允许补压值，根据生产套管的抗内压强度，确定第二最大允许补压值，根据封隔器的工作压差，确定第三最大允许补压值，根据油管柱的
Von Mises
应力，确定第四最大允许补压值；
[0008]将第一最大允许补压值
、
第二最大允许补压值
、
第三最大允许补压值和第四最大允许补压值中的最小值确定为目标最大允许补压值；
[0009]根据封隔器的工作压差，确定第一最小允许补压值，根据油管柱的
von Mises
应力，确定第二最小允许补压值，根据井下安全阀的相关参数，确定第三最小允许补压值；
[0010]将第一最小允许补压值
、
第二最小允许补压值和第三最小允许补压值中的最大值确定为目标最小允许补压值；
[0011]根据目标最小允许补压值和目标最大允许补压值，对环空压力进行控制
。
[0012]本专利技术的有益效果是：根据油套环空的环空压力与设定值之间的大小关系，采用不同的环空压力控制方法，如果环空压力大于设定值，则根据油管头的试压值
、
生产套管的抗内压强度
、
封隔器的工作压差确定目标最大允许补压值，以根据该目标最大允许补压值对环空压力进行控制；如果环空压力不大于设定值，则根据封隔器的工作压差
、
油管柱的
von Mises
应力和井下安全阀的相关参数，确定目标最小允许补压值，以根据该目标最小允许补压值对环空压力进行控制，通过本专利技术的方案可以更加精细
、
更加准确地对环空压力进行控制
。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进
。
[0014]进一步，上述油套环空还包括内层技术套管，根据油管头的试压值，确定第一最大允许补压值，根据生产套管的抗内压强度，确定第二最大允许补压值，根据封隔器的工作压差，确定第三最大允许补压值，根据油管柱的
Von Mises
应力，确定第四最大允许补压值，包括：
[0015]根据油管头的试压值和设定比例的额定强度，确定第一最大允许补压值；
[0016]获取油套环空的完井液密度
、
第一环空的保护液密度和生产套管对应的第一预设深度，第一环空为生产套管与内层技术套管间的环空；
[0017]根据生产套管的抗内压强度
、
第一环空的完井液密度
、
保护液密度和第一预设深度，确定第二最大允许补压值；
[0018]获取封隔器的坐封深度
、
油管柱的内流体密度
、
封隔器的油压和封隔器的额定工作压力；
[0019]根据封隔器的工作压差
、
油套环空的完井液密度
、
封隔器的油压
、
封隔器的额定工作压力
、
封隔器的坐封深度和油管柱的内流体密度，确定第三最大允许补压值；
[0020]获取不同的环空压力，根据每个环空压力对应的油管柱的
von Mises
应力，确定各个环空压力中，
Von Mises
应力满足设定
von Mises
应力安全条件时最小的环空压力，将最小的环空压力确定为第四最大允许补压值
。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是，在确定各个最大允许补压值的过程中，可考虑油管头
、
生产套管
、
封隔器和油管柱各自对应的有关压力的参数对环空压力的影响，可分别根据油管头
、
生产套管
、
封隔器和油管柱各自对应的有关压力的参数确定第一最大允许补压值至第四最大允许补压值，使得最终确定目标最大允许补压值更加准确
。
[0022]进一步，上述
Von Mises
应力是通过以下方式确定的：
[0023]获取第二环空的完井液密度
、
油管柱的计算点深度
、
油管柱的内压力
、
油管柱的油管柱外半径
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种油套环空压力控制方法，其特征在于，油套环空由油管头
、
油管柱
、
生产套管
、
封隔器和井下安全阀组成，该方法包括以下步骤：获取所述油套环空的环空压力
、
所述油管头的试压值
、
所述生产套管的抗内压强度
、
所述封隔器的工作压差
、
所述油管柱的
Von Mises
应力和所述井下安全阀的相关参数，所述工作压差为所述封隔器的上部所受压力和下部所受压力之差，所述油套环空为所述油管柱与所述生产套管之间的环空；根据所述油管头的试压值，确定第一最大允许补压值，根据所述生产套管的抗内压强度，确定第二最大允许补压值，根据所述封隔器的工作压差，确定第三最大允许补压值，根据所述油管柱的
Von Mises
应力，确定第四最大允许补压值；将所述第一最大允许补压值
、
所述第二最大允许补压值
、
所述第三最大允许补压值和所述第四最大允许补压值中的最小值确定为目标最大允许补压值；根据所述封隔器的工作压差，确定第一最小允许补压值，根据所述油管柱的
von Mises
应力，确定第二最小允许补压值，根据所述井下安全阀的相关参数，确定第三最小允许补压值；将所述第一最小允许补压值
、
所述第二最小允许补压值和所述第三最小允许补压值中的最大值确定为目标最小允许补压值；根据所述目标最小允许补压值和所述目标最大允许补压值，对所述环空压力进行控制
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油套环空还包括内层技术套管，所述根据所述油管头的试压值，确定第一最大允许补压值，根据所述生产套管的抗内压强度，确定第二最大允许补压值，根据所述封隔器的工作压差，确定第三最大允许补压值，根据所述油管柱的
Von Mises
应力，确定第四最大允许补压值，包括：根据所述油管头的试压值和设定比例的额定强度，确定所述第一最大允许补压值；获取所述油套环空的完井液密度
、
第一环空的保护液密度和所述生产套管对应的第一预设深度，所述第一环空为所述生产套管与所述内层技术套管间的环空；根据所述生产套管的抗内压强度
、
所述第一环空的完井液密度
、
所述保护液密度和所述第一预设深度，确定所述第二最大允许补压值；获取所述封隔器的坐封深度
、
所述油管柱的内流体密度
、
所述封隔器的油压和所述封隔器的额定工作压力；根据所述封隔器的工作压差
、
所述油套环空的完井液密度
、
所述封隔器的油压
、
所述封隔器的额定工作压力
、
所述封隔器的坐封深度和所述油管柱的内流体密度，确定所述第三最大允许补压值；获取不同的环空压力，根据每个所述环空压力对应的所述油管柱的
von Mises
应力，确定各个所述环空压力中，所述
Von Mises
应力满足所述设定
von Mises
应力安全条件时最小的环空压力，将最小的环空压力确定为所述第四最大允许补压值
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述
Von Mises
应力是通过以下方式确定的：获取第二环空的完井液密度
、
所述油管柱的计算点深度
、
所述油管柱的内压力
、
所述油管柱的油管柱外半径
、
所述油管柱的油管柱内半径和所述油管柱的初始轴向载荷，所述第
二环空为所述生产套管和油管之间的环空；根据所述环空压力
、
所述第二环空的完井液密度和所述油管柱的计算点深度，确定所述油管柱的外挤力；根据所述油管柱的外挤力
、
所述油管柱的内压力
、
所述油管柱的油管柱外半径
、
所述油管柱的油管柱内半径和所述油管柱的初始轴向载荷，确定所述油管柱的轴向应力，所述油管柱的周向应力和所述油管柱的径向应力；根据所述轴向应力
、
所述周向应力和所述径向应力，确定所述
Von Mises
应力
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述生产套管的抗内压强度
、
所述完井液密度
、
所述保护液密度和所述第一预设深度，确定所述第二最大允许补压值，包括：根据所述生产套管的抗内压强度
、
所述完井液密度
、
所述保护液密度和所述第一预设深度，通过第一公式确定所述第二最大允许补压值，其中，所述第一公式为：其中，所述第一公式中的
P
tmax
为第二最大允许补压值，
ρ
a
为完井液密度，
ρ
b
为保护液密度，
g
为重力加速度，所述第一公式中的
h
为第一预设深度；所述根据所述封隔器的工作压差
、
所述油套环空的完井液密度
、
所述封隔器的油压
、
所述封隔器的额定工作压力
、
所述封隔器的坐封深度和所述油管柱的内流体密度，确定所述第三最大允许补压值，包括：根据所述封隔器的工作压差
、
所述油套环空的完井液密度
、
所述封隔器的油压
、
所述封隔器的额定工作压力
、
所述封隔器的坐封深度和所述油管柱的内流体密度，通过第二公式确定所述第三最大允许补压值，其中，所述第二公式为：
P
tmax
＝
p
t
+
ρ
t
gh
p
×
10
‑3+P
pe
‑
ρ
a
gh
p
×
10
‑3其中，所述第二公式中的
P
tmax
为所述第三最大允许补压值，
P
t
为所述工作压差，
ρ
t
为所述油管柱的内流体密度，
ρ
a
为完井液密度，
hp
为所述坐封深度，
P
pe
为所述封隔器的额定工作压力，
g
为重力加速度；所述根据所述环空压力
、
所述第二环空的完井液密度和所述油管柱的计算点深度，确定所述油管柱的外挤力，包括：根据所述环空压力
、
所述第二环空的完井液密度和所述油管柱的计算点深度，通过第三公式确定所述油管柱的外挤力，其中，所述第三公式为：
P
t0
＝
P
a
+
ρ
a
gh
×
10
‑3其中，
P
t0
为油管柱的外挤力，
P
a
为环空压力，
ρ
a
为第二环空的完井液密度，所述第三公式中的
h
为所述计算点深度；所述根据所述油管柱的外挤力
、
所述油管柱的内压力
、
所述油管柱的油管柱外半径
、
所述油管柱的油管柱内半径和所述油管柱的初始轴向载荷，确定所述油管柱的轴向应力，所述油管柱的周向应力和所述油管柱的径向应力，包括：根据根据所述油管柱的外挤力
、
所述油管柱的内压力
、
所述油管柱的油管柱外半径
、
所述油管柱的油管柱内半径和所述油管柱的初始轴向载荷，分别通过第四公式确定所述油管柱的径向应力，通过第五公式确定所述油管柱的周向应力，通过第六公式确定所述油管柱
的轴向应力，其中，所述第四公式为：所述第五公式为：所述第六公式为：其中，
σ
z
为轴向应力，
σ
θ
为周向应力，
σ
r
为径向应力，
P
t0
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奎，杨向同，王永红，叶禹，马汝涛，聂洁净，丁亮亮，张一帆，刘君林，张晔，焦士杰，王夫军，穆凌雨，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：