儲(chǔ)氣庫(kù)注采井環(huán)空最大允許壓力研究分析

段吉彬

摘要：在天然氣開(kāi)采中，儲(chǔ)氣庫(kù)的應(yīng)用為冬季天然氣的平穩(wěn)發(fā)展起到了不可替代的作用，就要保障注采井的使用安全性高于氣井。隨著現(xiàn)今注采工作的開(kāi)展，一部分井已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的環(huán)空帶壓?jiǎn)栴}，對(duì)注采井安全來(lái)講異常環(huán)空帶壓會(huì)影響正常生產(chǎn)。本文針對(duì)于環(huán)空帶壓的影響因素加以研究，同時(shí)提出了環(huán)空加注氮?dú)鈮|有效的緩解注采交替工作導(dǎo)致溫度壓力出現(xiàn)變化的問(wèn)題，所引起的環(huán)空壓力變化，同時(shí)在文章中設(shè)計(jì)出合理的氮?dú)鈮|使用長(zhǎng)度，保障油套管在高壓下的應(yīng)用。文章中提出了環(huán)空泄露速率計(jì)算方法，對(duì)環(huán)空泄露速率起到定量的作用，根據(jù)環(huán)空泄露速率定量評(píng)價(jià)出環(huán)空異常帶壓井的風(fēng)險(xiǎn)，其實(shí)際應(yīng)用效果較好。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)氣庫(kù);注采井;環(huán)空壓力;研究分析

前言：

在長(zhǎng)輸管道輸送天然氣的過(guò)程中，儲(chǔ)氣庫(kù)是天然氣重新注入到地下空間的一種人工氣田或氣藏，儲(chǔ)氣庫(kù)主要是在冬季天然氣應(yīng)急調(diào)峰所用，對(duì)天然氣的平穩(wěn)供應(yīng)發(fā)揮了積極作用。現(xiàn)今世界上有四種典型的儲(chǔ)氣庫(kù)，分別為枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫(kù)、含水層儲(chǔ)氣庫(kù)、鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)及廢棄礦坑儲(chǔ)氣庫(kù)，相對(duì)于氣井而言，儲(chǔ)氣庫(kù)注采井的實(shí)際開(kāi)采環(huán)境惡劣，可以更好的滿足今后調(diào)峰工作開(kāi)展需求，繼而滿足注采井大排量的強(qiáng)注強(qiáng)采作業(yè)，在注采中井筒內(nèi)的溫度與壓力會(huì)發(fā)生改變。在近20多年的發(fā)展中，大部分的注采井都會(huì)出現(xiàn)不同程度環(huán)空帶壓的現(xiàn)象，其形成的原因各不相同，需要具體問(wèn)題具體分析，注采管柱出現(xiàn)泄露導(dǎo)致環(huán)空帶壓出現(xiàn)環(huán)空異常帶壓，對(duì)注采井施工安全造成影響，需要對(duì)注采井環(huán)空壓力加以深入分析，文章提出一些有效的預(yù)防和處理措施。

一、環(huán)空帶壓的原因

根據(jù)API RP 90的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將注采井中的環(huán)空壓力有效的劃分為熱致環(huán)空壓力、操作施加環(huán)空壓力以及持續(xù)環(huán)空壓力。熱致環(huán)空壓力指的是，在氣井生產(chǎn)中因?yàn)殛P(guān)井與開(kāi)井施工等存在著不同的工況需求，會(huì)在溫度差異的影響下，導(dǎo)致環(huán)空內(nèi)部的流體因?yàn)闊崦浝淇s出現(xiàn)較大的壓力，此時(shí)通過(guò)泄放作業(yè)的開(kāi)展，有效的將氣體消除[1]。在進(jìn)行環(huán)空壓力的實(shí)際操作中，工作人員根據(jù)工作目的的不同，對(duì)其展開(kāi)人為施加環(huán)空壓力操作。持續(xù)性環(huán)空壓力，是在管柱、井下工具本體或螺紋等出現(xiàn)泄露時(shí)，或者是在固井水泥時(shí)，其使用的環(huán)膠結(jié)質(zhì)量比較差，就會(huì)導(dǎo)致地層中的流體因?yàn)檫M(jìn)入到環(huán)空出現(xiàn)環(huán)空帶壓，這是一種異常的環(huán)空帶壓。在環(huán)空帶壓完成泄放作業(yè)之后，環(huán)空壓力也會(huì)隨著不同程度的發(fā)展逐漸恢復(fù)、甚至于升高，但是無(wú)法使用泄放作業(yè)將其有效消除[2]。在儲(chǔ)氣庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，有大部分的注采井其環(huán)空帶壓是屬于熱致環(huán)空壓力，僅僅只有部分的注采井，會(huì)在管柱、井下工具使用中，出現(xiàn)泄露等原因?qū)е颅h(huán)空異常帶壓的出現(xiàn)。

二、最大允許井口操作壓力

在API RP 90相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，更是提出了允許使用井口操作壓力概念，這也是保障氣井環(huán)空壓力安全施工的尺度所在，其適用于所有類型的環(huán)空壓力井中，其中就包含了熱致環(huán)空壓力、操作施加環(huán)空壓力以及持續(xù)環(huán)空壓力[3]。針對(duì)于不同的環(huán)空井來(lái)講，其最大允許的井口操作壓力計(jì)算值，所使用到的方法是不相同的，在油套環(huán)空中使用最大允許井口操作壓力，是以下各項(xiàng)數(shù)值的最小者：在套管的生產(chǎn)過(guò)程中其最小的抗內(nèi)壓強(qiáng)度為50%，在技術(shù)套管中最小的抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80%，以及油管最小抗擠強(qiáng)度為75%。

我國(guó)很多學(xué)者在近些年不斷完善最大允許井口操作壓力的相關(guān)計(jì)算方法，在基于原本的API RP 90標(biāo)準(zhǔn)之上，強(qiáng)化了套管頭與生產(chǎn)封隔器的壓力等級(jí)應(yīng)用等。

三、氮?dú)鈮|

在注采作業(yè)施工中，因?yàn)閮?chǔ)氣庫(kù)注采井自身的特殊性，在井筒內(nèi)部溫度、壓力交替變換等因素影響下，其實(shí)際變換的幅度是比較大的，就會(huì)導(dǎo)致投產(chǎn)不久的注采井，會(huì)較快的出現(xiàn)環(huán)空帶壓現(xiàn)象，一部分的環(huán)空壓力超出計(jì)算的最大允許井口操作壓力[4]。根據(jù)相關(guān)原理應(yīng)用加以推算，注采井在短期的投產(chǎn)中，大部分會(huì)因?yàn)楣苤蚓鹿ぞ呤褂檬В瑢?dǎo)致最終效失誤的可能性是比較小。主要是因?yàn)椋瑹嶂颅h(huán)空壓力會(huì)在密閉的環(huán)形空間中，添加一些氮?dú)鈮|有效的緩解在注采中，因?yàn)闇囟茸兓鶎?dǎo)致出現(xiàn)劇烈的環(huán)空壓力問(wèn)題。

通過(guò)相關(guān)計(jì)算的開(kāi)展，不同的井在不同氮?dú)鈮|長(zhǎng)度的影響下，其環(huán)空壓力變化值會(huì)出現(xiàn)一些變化，當(dāng)其中一個(gè)井的深度在2800m，井底的溫度在105℃，如果在注采井中不添加一些注氮?dú)鈮|，其熱致環(huán)空的壓力就會(huì)達(dá)到25MPa，超出最大允許井口操作壓力。另一口井的深度則是4700m，井底的溫度為156℃，如果在注采井施工中不添加注氮?dú)鈮|，其熱致環(huán)空壓力就會(huì)達(dá)到44MPa，其超出了最大允許井口的操作壓力，會(huì)隨著氮?dú)鈮|長(zhǎng)度的增加而不斷的增加，同時(shí)環(huán)空壓力也會(huì)大幅度的減少，一旦環(huán)空壓力范圍值超出了80-150m，環(huán)空壓力的總體變化情況就會(huì)比較小[5]。氮?dú)鈮|使用的長(zhǎng)度有一定的最優(yōu)值，如果在實(shí)際施工中只是增加氮?dú)鈮|，就喪失了原本的意義，如果氮?dú)鈮|的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致環(huán)空保護(hù)液加注量減少，這樣就無(wú)法保障油套管與平衡封隔器上下出現(xiàn)壓差，所以對(duì)第二種井來(lái)講，需要保障氮?dú)鈮|長(zhǎng)度可以保持在200m左右，保障注采井采集工作的正常開(kāi)展。

結(jié)語(yǔ)：

在今后的注采井施工開(kāi)展中，油套環(huán)空加注需要在一定長(zhǎng)度的氮?dú)鈮|應(yīng)用下，有效的緩解環(huán)空壓力存在的變化，其根據(jù)實(shí)際情況將其長(zhǎng)度調(diào)節(jié)在50-200m;同時(shí)在文章中提出一種環(huán)空泄露速率計(jì)算的使用方法，對(duì)注采井環(huán)空泄露速率進(jìn)行定量計(jì)算，最終的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)比較相符合。

參考文獻(xiàn)：

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