深水油气开发井井筒温度和压力对套管强度可靠性的影响

摘要

在深水油气的开发过程中，由于海底泥线处温度较低，地层产出液温度较高，随着高温产出液的上返，井筒套管间环空段内的液体受高温产出液的加热作用，会发生膨胀产生较高的环空压力，对套管柱强度的安全造成威胁。准确的计算井筒内的温度和压力分布，进而研究其对套管强度可靠性的影响对套管柱强度的前期设计以及油气井的安全开发有着极其重要的意义。 本文针对深水油气开发井井筒温度和压力对套管强度可靠性影响的问题，在系统调研井筒温度、环空压力计算方法以及温度压力对套管强度的可靠性影响研究进展和成果的基础上，构建了适用于深水油气开发井的井筒温度压力计算模型。通过实例计算，分析了井筒温度及环空压力随产液量、地温梯度、生产时间的变化规律，研究了井筒温度及环空压力对套管强度安全的影响，提出了适用于深水油气井考虑环空载荷的套管柱强度设计校核方法。 研究结果表明，井筒的温度和环空压力在产液量较低，生产初期时，它的上升速度最为显著，后期逐渐趋于稳定；而随地温梯度的增加近似呈线性的增加。井筒环空自由段套管受热产生的热应力，会导致套管伸长上顶井口，在进行套管柱设计时不可以忽视。通过分析，技术套管较生产套管对热应力更为敏感。目前有些管材的钢级在进行套管柱设计时已不能满足油气井的安全生产，需配套采用应对环空高压的控制措施。

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