深水高溫高壓氣井環空圈閉壓力下油管柱安全評價方法

劉書杰, 羅鳴, 馬傳華, 吳艷輝, 唐龍, 張智, 丁劍

(1.中海油(中國)有限公司海南分公司, 海口 570100;2.中海油能源發展股份有限公司工程技術深水鉆采技術中心, 海口 570100; 3.西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室, 成都 610500)

為了滿足中國日益增長的能源需求,保障國家能源安全,中國油氣田開發正不斷向深水、高溫、高壓方向發展。中國南海深水區域具有豐富的油氣資源,但也面臨著極端的高溫高壓條件,該區域的地質構造變化多樣,已知井底溫度高達249 ℃,壓力梯度達0.024 MPa/m,并高含腐蝕性介質,導致環空帶壓問題突出[1-2]。美國國家礦業管理局對海灣外大陸架地區的15 500口井進行了統計,發現其中有8 122口井存在套管外環空帶壓現象,涉及多層套管。其中,油層套管外環空帶壓的比例為51.1%,表層套管外環空帶壓的比例為30%,表層導管外環空帶壓的比例為9.8%,且隨著服役時間增長,環空帶壓井數不斷增加[3]。同時由于深水井特殊性,B、C環空無法進行泄壓操作,且A環空泄壓操作成本高,導致井下油管柱承受高環空圈閉壓力載荷,同時附加高溫、腐蝕多因素耦合影響存在失效風險。因此,需通過準確預測環空圈閉壓力,開展環空圈閉壓力、高溫、腐蝕等多因素影響下油管柱安全評價,保障現場安全生產[4]。

目前中外學者針對環空圈閉壓力產生機理及預測開展了大量研究。張智等[5]考慮管柱內外壓力及溫度變化引起的環空流體及管柱體積變化,建立了儲氣庫井環空壓力計算模型?！?br>