多封隔器密闭环空热膨胀力学计算方法及应用

摘要

环空温度压力变化对高温高产气井多封隔器管柱力学行为和安全可靠性的影响较大.为此,基于动量守恒定律、能量守恒定律及各层环空流体瞬态传热机理,建立了单层和多层环空的温度、压力场计算模型,分析全井筒环空温度和热膨胀压力的变化规律;针对多封隔器完井管柱,综合考虑密闭环空温度效应和体积变化效应,建立了多封隔器间密闭环空热膨胀压力计算模型,研究双封隔器间密闭环空的热膨胀压力变化规律;以南海西部某高温高产气井作为实例开展分析.结果表明:①环空温度效应和体积效应共同作用使全井简A环空热膨胀压力最小,C环空热膨胀压力最大;②双封隔器间密闭环空热膨胀压力与环空温差基本上呈线性关系,温度效应引起的压力增量占主导作用,体积效应对压力增量的贡献率随环空温差的增大而增大;③确定实例井最大产气量为212×104m3/d,在产量为160×104m3/d时,双封隔器最大坐封间距为312m.结论认为:在强度允许的前提下,选择内径较大的生产套管有利于降低密闭环空热膨胀压力.