超深气井油套环空泄漏起压机理与规律分析

超深气井温压条件苛刻、流体分布复杂,油管柱泄漏后油套环空压力大且起压机理不清,严重影响超深气井的长期安全平稳生产。为揭示油套环空在复杂泄漏工况下的起压机理,建立了基于泄漏驱动、泄漏过程和气液分布的环空压力机理模型,对油套环空起压关键参数开展了对比分析,表征了环空压力、环空液面和环空气体聚集量等关键指标的变化规律。研究结果表明:超深气井油管柱泄漏存在气体泄漏和液体泄漏2种类型以及5种泄漏工况;气体泄漏情况下,上部泄漏点决定了环空压力的最大值、环空液面最终深度和气体聚集量,泄漏点的增多会提高压力的上升速率,压力上升过程可分为全部泄漏点泄漏、部分泄漏点泄漏和泄漏完全停止3个阶段;液体泄漏情况下,环空液面持续下降,为环空气体提供更多的聚集空间,增加了环空气体聚集量,此时气体积聚所引发的风险最大;不同泄漏工况下环空压力与环空液面高度的表征具有一定的相似性,因此基于U型管理论的泄漏点定位方法不适用于多泄漏点的复杂工况,需要进一步研究新的泄漏识别检测方法。研究结果可为超深气井油套环空压力的分析与管控提供依据。

一种高效打捞海上油井油套环空内压实电缆的设备组合

针对采用常规磨铣设备处理油套环空内堆积压实电缆存在的难度大、效率低问题,提出了一种新的高效打捞设备组合模式,该设备组合是通过5-3/4″铣鞋及改进型7″捞杯相结合的方式对压实电缆进行作业,具有施工安全、高效及全程保护油套管的独特优势。通过在海上某油井的实际应用,证实了该设备组合的有效性,满足了当前海上油井油套环空内压实电缆打捞处理提速增效的新要求,具有良好的推广应用价值。

基于积分原理的气井油套环空泄漏面积和泄漏速率计算方法研究

随着气井完整性理念的逐步推广,尤其是高温、高压、含酸气气井非常重视气井完整性管理与评价。环空泄漏速率是判断气井完整性是否失效最核心的参数。国外设备可测量环空泄漏速率,但高温、高压、含酸气气井现场作业风险高,成本高,如何安全有效地确定气井环空泄漏面积和泄漏速率是目前面临的难题。根据平衡原理,得出环空泄漏点位置,借鉴输气管道小孔泄漏模型,基于积分方法,确定环空泄漏面积,进而得出环空泄漏速率计算公式,可得出任意时刻环空泄漏速率。基于积分原理的气井油套环空泄漏速率计算方法在塔里木油田DN2气田现场吻合较好。

高压、含酸性介质气井油套环空泄漏速率计算

气井完整性失效最根本的原因就是管柱发生泄漏,从而导致气井环空异常带压,威胁气井安全生产。环空泄漏速率是判断气井完整性是否失效最核心的参数。目前,有国外石油公司通过设备现场测量环空泄漏速率,国内还未有可靠的方法确定环空泄漏速率。提出了两种环空泄漏速率的计算方法:一是安全阀法,借鉴井下安全阀泄漏速率的判别方法;二是微分法,建立气体在环空泄漏的理论模型,并通过输气管道小孔泄漏模型确定边界条件。由于现场泄压数据的影响,井下安全阀法不适用于现场,可采用微分法进行环空泄漏速率计算。应用微分法对塔里木油田DN2气田进行了实例验证,与现场实际吻合较好,表明该环空泄漏速率计算方法较为可靠,对现场生产有一定参考价值。

油套环空和空心抽油杆掺化学剂抽油井举升工艺计算模型

针对稠油井井筒流体流动难的特点 ,利用节点系统分析方法 ,建立了空心抽油杆和油套环空掺化学剂的抽油机井举升工艺计算模型 ,并研究利用化学方法改善井筒流体流动的条件。结果表明 ,M型化学剂通过乳化和热力降粘作用可改善流体的流动性和抽油杆柱的受力状况 ;在启动过程中掺入化学剂的温度对油井生产有一定的影响。

高温高压井油套环空早期圈闭压力研究

高温高压井生产初期,油套环空中由完井液热膨胀引起的环空圈闭压力会降低管柱、井口及封隔器的可靠性。为此,基于密闭空间能量传递理论、状态方程和弹塑性理论,建立了热膨胀影响下油套环空压力分布计算模型,分析了井底温度、井底压力、坐封深度及产量对油套环空圈闭压力的影响,并研究了气液共存状态下油套环空圈闭压力的变化规律。研究结果表明:井底温度能够大大提高环空圈闭压力,且油套环空距离油管最近,受到的影响最大;井底压力对油套环空圈闭压力影响较小,因为它不会直接改变环空的温压分布;气体的存在会大大降低油套环空圈闭压力,如果在气液共存状态下,油套环空仍存在较高的持续圈闭压力,则说明井筒完整性破坏,有窜流进入环空,现场作业时须采取注入气体的方式缓解环空圈闭压力。所得结果有助于提前预测井筒完整性状况并采取必要措施。

元坝含硫气井油套环空腐蚀行为及机理分析

根据川东北元坝气田油套环空中存在腐蚀介质的现状,模拟开展了各种因素对钢片腐蚀行为的研究,并探讨了相关腐蚀机理。实验结果表明:Cl-会导致钢材表面保护膜致密性降低,钢片腐蚀速率随[Cl-]上升而增加;硫酸盐还原菌等细菌存在一个最佳活性温度,形成局部电池腐蚀钢片;当温度为160℃时溶解氧对钢片腐蚀速率达到0.734 mm/a;环空材质之间电偶腐蚀受电极面积比影响,但总体上腐蚀速率较低;CO2/H2S对钢片存在腐蚀敏感区域为60～80℃,钢片腐蚀速率随酸性气体压力增大而增加。

储气库井油套环空注保护液和氮气柱对比

为了有效解决地下储气库注采过程中管柱内外压力变化给管柱安全性带来的问题,针对地下储气库气井管柱注采过程中温度、压力的波动特征,采用热力学与传热学理论,根据环空注满保护液与环空注入一段氮气柱2种情况分别建立了储气库管柱内外压力平衡模型,分析计算了2种模型的管柱内外压力及变化差异,重点研究了环空注氮气柱的最佳长度,绘制了氮气柱长度与封隔器下入深度最佳组合图版。研究结果表明:相同条件下环空注氮气可将注采过程中环空压力减少50%~90%,最佳氮气柱长度为封隔器下深的1/20~1/15;氮气柱长度越长,环空压力值越低;油管流体温度、油管内压力的敏感性分析表明,温度对环空压力变化影响较大;油套环空里注入合理的氮气柱长度可以防止储气库井管柱破坏和封隔器失效。

超深井伸缩管启动瞬间油套环空压力变化分析

超深井作业过程常因将井下管柱伸缩管启动瞬间引起的环空压力骤变误判为管柱泄漏而中断施工,影响作业进度和措施效果。针对这一问题,基于伸缩管作用原理,在伸缩管启动瞬间状态变化分析的基础上,结合PVT状态方程,综合考虑伸缩管体积变化、管柱变形、环空流体体积变化和环空压力耦合影响,建立了伸缩管启动瞬间环空压力瞬变预测模型。经某酸压测试作业的超深井环空压力瞬变值预测和影响因素研究表明:预测值与实测值相对误差仅1.4%,满足现场生产要求;环空流体压缩性和伸缩管体积变化是影响环空压力瞬变的主要因素,油套管弹性模量影响较小。分析结果可为现场施工人员提供指导,避免因伸缩管启动过程的环空压力骤变而引起误判。

产量对气井持续油套环空压力的调控机理与效果评价研究

为研究通过产量调控生产管柱泄漏诱发持续环空压力的可行性,建立基于环空流体分布与压力关系的生产管柱泄漏诱发环空起压模型,利用体积相容性原则和小孔泄漏描述气体泄漏与聚集的过程。根据动量守恒与能量守恒,揭示产量对气体泄漏及环空起压过程的调控机理。研究结果表明:不同产量下的环空起压过程在最大值、上升速度和上升周期等方面存在显著差异,其主要机理是产量的上升增加了生产管柱内的流动摩阻,降低了泄漏点处的压差;同时,泄漏点温度的上升也起到降低泄漏速率、控制环空压力的作用;最大环空压力随着产量的增加而降低;在进行调产配产时,应充分考虑产量对气井油套环空压力的影响,从而确保环空压力不超过最大环空允许值。

油套环空掺水优选模式的建立与应用

油套环空掺水因在解决稠油井井筒阻力问题方面所表现出的优势而得到推广应用,但生产过程中需要对掺水相关参数进行优化和优选。利用节点分析的方法,建立了油套环空掺水模型,并研究其井筒流动条件。通过优化,进行掺水量、掺水深度、温度和压力等参数的优选,经应用效果良好。

油套环空压裂液压降影响因素分析

油田增产压裂过程中压裂液到井底的压力受现场条件的制约无法精准测量,通过计算压裂液在油套环空中的压降确定井底压力。将油套环空管道的计算转化为具有当量直径的圆形管道计算,根据油套环空内液体压降数学模型,通过Visual Basic软件编写高压油套环空压降计算程序。计算在不同当量直径下压裂液压降随压裂液密度,粘度,排量的关系,结果表明压降随着排量、压裂液密度和粘度的增大不断增大,环空截面积减小导致压降增大。

带接箍水平油套环空流场特性模拟与试验

环空压耗的准确预测在深井、超深井钻完井中具有重要意义。环空流场特性研究是环空流动压耗预测的理论基础。为了揭示带接箍水平油套环空的流场特性及其影响规律,建立了不同结构的带接箍水平油套环空流动模型,采用Realizable k-ε湍流模型进行了流场的数值模拟,并开展了基于粒子图像测速技术(PIV)的流场可视化试验。对比分析了缩扩比和排量对环空流场流线分布、速度分布、压耗以及涡量分布的影响,得到了带接箍水平油套环空的流场特性及其影响规律,初步探索了压耗产生与涡旋之间的关系。搭建了可视化的带接箍水平油套环空流场测试试验装置,验证了数值模拟的准确性。研究结果表明:带接箍水平油套环空流场在突缩入口处、后向台阶处出现回流区;缩扩比、排量主要影响了后向台阶处的流场特性,对前向台阶处的流场特性影响较小;随着缩扩比的增大,环空流场的回流区范围减小,压耗减小,涡量值减小;随着排量的增加,环空流场的回流区范围增大,压耗增大,涡量值增大。研究结果可为变截面环空流场研究提供参考,为环空压耗预测提供理论基础。

川西气田高含硫气井油套环空带压处置、管控技术应用及推广

川西气田主力气藏为雷口坡组,属于海相地层,具有高含硫特征,其中金马构造硫化氢含硫3.72%,鸭子河构造硫化氢含硫5.63%,且由于气田位于川西平原西缘,地势平坦,工农业发达,人口密集,如在油气测试及生产过程中出现油套环空带压情况,势必产生重大安全隐患。结合PZ5-2D井油套环空异常起压现场处置实际情况,通过分析环空压力来源,计算最大允许井口压力,采取环空吊灌堵漏等措施进行处置,后续制定专项管控方案进行管控,确保了该井安全可控,形成一套川西气田高含硫气井油套环空带压处置及管控技术,为后续类似情况井治理及管控提供了解决思路。

井下油套环空连续腐蚀监测探针技术填补国内空白

近日,中国石油化工股份有限公司西北油田分公司＂一种镶嵌式油套管腐蚀监测装置＂获得国家知识产权局实用新型专利授权。该项发明填补了国内超深高温油套环空腐蚀连续监测领域的技术空白。以往,井下油套环空腐蚀监测采用挂环,存在无法连续腐蚀监测的问题.

井下油套环空连续腐蚀监测探针技术填补国内空白

近日．西北油田分公司“一种镶嵌式油套管腐蚀监测装置”获得国家知识产权局实用新型专利授权。该项发明填补了国内超深高温油套环空腐蚀连续监测领域的技术空白。

注水井油套环空带压原因分析及治理

注水井在长时间使用后,会出现严重的老化现象,导致石油油田出现安全问题。针对石油注水井产生的问题,在本文中进行原因分析与解决方法的阐述,为注水井的使用问题给出建议。

新疆油田呼图壁储气库气井油套环空保护液性能研究与应用

呼图壁储气库气井完井工程中,采用向油、套管空间内注入环空保护液解决套管—油管环形空间内存在的二氧化碳腐蚀问题。研究了适用于储气库气井完井工艺的YJ-1油基环空保护液,室内对其主要性能进行了研究,结果表明,该体系具有稳定性好、高温下不自聚、无腐蚀以及施工安全。已应用于现场8井次。

井下油套环空连续腐蚀监测探针技术填补国内空白

不久前，西北油田分公司“一种镶嵌式油套管腐蚀监测装置”获得国家知识产权局实用新型专利授权。该项发明填补了国内超深高温油套环空腐蚀连续监测领域的技术空白。以往，井下油套环空腐蚀监测采用挂环，存在无法连续腐蚀监测的问题，常规的油套环空腐蚀探针监测耐温耐压低，只能达到１２０°Ｃ，耐压５０Ｍｐａ，且装置采用焊接结构，存在硫化氢应力腐蚀开裂风险，直接影响超深超高温条件下的腐蚀监测数据在线读取。

抗CO2腐蚀环保型油基环空保护液研究

由于丝扣等连接件的密封性问题的存在,油气田开发过程中的CO_2不可避免会渗入环空,进而产生严重的CO_2腐蚀,有必要研制出一种环保高效的油基环空保护液以延长管柱服役寿命。首先,从6种油中优选出经济环保的白油作为基础油,其稠环芳烃含量为0. 3%,远低于欧盟2005/69/EC指令中要求的3%,符合环保要求;其次,通过配伍性实验对9种缓蚀剂进行油溶性筛选,并利用电化学方法对配伍性良好的缓蚀剂进行测试,筛选出了缓蚀性能较好的咪唑啉类缓蚀剂及其最佳注入浓度1 000 mg/L,形成一种环保型油基环空保护液,其配方为白油+1 000 mg/L咪唑啉类缓蚀剂;然后,对该油基环空保保护液进行理化性能测试,结果表明,其闪点不低于160℃、倾点为-37℃、密度为0. 82 g/cm^3,符合安全生产要求;最后,采用高温高压釜模拟注CO_2井环空腐蚀工况环境,对该油基环空保护液进行防护效果评价,实验结果表明,P110钢的在CO_2相中的腐蚀速率降到0. 05 mm/a以下,在油相中的腐蚀速率降到0. 01 mm/a,缓蚀率可达95%以上。研究结果表明,新型环保型油基环空保液具有良好的防护效果和耐温性能,符合环保要求,可用于CO_2腐蚀工况环空管柱的防护。