基于井筒完整性的环空带压风险评估

钻井作业应用井筒完整性标准张绍槐【摘要】基于挪威NORSOK D-010标准和中石油关于“三高井”的井筒完整性标准,使用4幅典型的井筒屏障图例来说明井筒屏障及其组件的结构、功能和验收标准.论述了钻井作业中井筒屏障重要组件的钻井液液柱、钻柱以及钻井防喷器、井口装置等的功能、使用技术标准及对其要求,并给出了4个附表.从国内习惯用语解读了所谓“可剪切钻柱”与“不可剪切钻柱”的含义、结构特征和使用方法.说明了井控作业程序和井控条件下的钻井作业要点,阐述了钻井作业中与井筒完整性及井筒屏障有关的要求与标准.介绍了浅气层的风险和作业措施、井身轨迹及井间距离的标准及测量方法等.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】10页(P147-156)【关键词】钻井工程;井筒完整性;井筒屏障;液柱;钻柱;井控;检验验收;浅层气;标准【作者】张绍槐【作者单位】西安石油大学【正文语种】中文【中图分类】TE28石油勘探开发中，钻井是判断地下是否有油气最重要和直接的手段，“钻头不到油气不喷”。

探井确认有油气后，接下来的工作就是查明其具体范围和出油能力。

要通过钻井查清油层层数、深度、厚度，搞清油层的岩性和其他物理性质，测试油气生产能力，然后再扩大钻探，进一步探明含油气情况。

在世界范围内，油气钻井费用占油气勘探总投资的55%～80%，占油气田开发总投资的50%以上，钻井技术的优劣和水平直接影响着油气勘探开发效益。

伴随着油气勘探开发的深入，钻井设备配套、工具仪器研发、钻井高新技术研究与应用得到了高度重视和快速发展，钻井前沿技术不断突破，储备技术研究投资不断加大。

目前，钻井技术不只是建立油气通道，也是提高油气井产量、提高采收率等的主要手段。

钻井有10种类型井：基准井、剖面井、参数井、构造井、探井、资料井（以上6种井都要钻取较多的岩心，采集全井岩屑并进行较多的电测与录井工作）、生产井、注入井、调整井、评价观察井。

忽 略温度 的影 响 ， ： 有
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井 控安 全 ， 以必须对 套管磨损 后 的抗 内压 强度进行 重 所 新评 估 ， 确定合 理 的套 压承受范 围。
２ １ 基本假设 ．
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① 材料 为各 向同性 均匀 的弹性体 ； ② 套管无 限长 ， 忽略残余 应力 的影 响 ； 并 ③ 磨损 区贯通整个 套管长 度 ； ④ 忽略套 管 的椭 圆度 、 厚不均匀 度 的影响 ； 壁
模 分析 方 法 ， 井筒安全 风 险评 价 方法进 行 了讨论 。研 究表 明 ： 压 井作 业 时 ， 于井 内气体 膨 胀 而 对 在 由 产生 的 高套 压 ， 否会压 漏套 管鞋 处地层 ， 当根据 当时 的井 内压 力值 进 行判 断 ； 着套 管 内壁 磨损 是 应 随 程度 的增加 ， 管抗 内压 强度 明显减 弱 ， 损 量与抗 内压 强度 关 系可 用二 次三项 式拟合 。研 究成果 对 套 磨 于进行 井筒安全 分析评 价具有现 实的指 导作 用 ， 以在 生产现 场得到 应 用。 可
关 键词 ： 流 ； 井 ； 险 溢 关 风
中图分 类号 ： ２ 文献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ４ ５ １ （ ０ ２ ０ － ０ ８ －０ ＴＥ Ａ １０ － ７ ６ ２ １ ） ６ ０ ７ ３
溢流 发生后 ， 按井 控规 程规定 的最 大关井 压力 不 能 超过 下 面 ３项 中的 最 小值 ： 井 控装 备 的额 定 工 作 压 ① 力 。②套 管抗 内压强 度 的 ８ 。③ 套 管鞋 处 的地层 破 ０ 裂压 力所允 许 的井 口关井压 力 。 在执行 上述 规定 时 ， 存在 如下 问题 ： ①按套 管鞋 处 的地层 破 裂 压 力所 允 许 的 井 口关 井 压力 确定最 大关 井压 力 的规定 ， 有考 虑到溢 流条 件 的 没

确认深水井处于APB风险的筛选系统摘要井筒环空圈闭压力升高（Annular Pressure Build-up以下简称APB）在深水井中是一个很常见的问题，如果APB引起的荷载破坏了管线的完整性，则需要进一步选择和设计减小APB的方法。

这种计算的分析过程十分乏味，因为许多情况下确定关键变量和“假设”情景必须对其进行评估。

尽管分析技术需要评估APB和减压的方法是众所周知的，但有必要快速和可靠地执行这些计算。

本文探讨了开发过程和计算工具确定了深水井在APB下的风险，虽然工具的结构对安装启用的电子数据表来说是单一的，但是在技术上和精密度上来说是严格的，这个工具将作为一个个案来分析一个或者多个减压方法对井的完整性是有必要的。

需要一些详尽的办法才能组建这样一个工具，即APB矩阵方程，把减压方法展开成一个定量的模型，最重要的是，在APB运算法则中对一个井筒创建一个数学表达式，这在附录中有提到。

在APB的作用下地层弹性作用（即环形边界条件）是通过将地层视为弹性地层的方程计算。

引言调查遵照了BP Marlin 项目确定了APB的潜在原因。

后续的操作比如Pompano表明APB在钻井和生产过程中都威胁到了井筒的完整性。

深水带来的挑战导致了对DPB的关注和它对井筒完整性的影响。

这些工作已经确定了一组作为研究设计基础中应该考虑APB的深水井。

我们分析APB及其影响发现，APB的减缓策略对于一个成功设计并安装这些深井装置都是至关重要的技术尽管APB模型从概念上来说是很简单的，在成为一个可以让人接受的结果之前一定在细节上有很多漏洞也需要丰富的经验和工程评价。

在算法的程度上这些细节包括选择合适的PVT环流模型和热敏模拟器，使用合适的边界条件评价环空的灵活性，以及能有效解决APB 方程的数值计算方法。

一旦确定了这些细节问题，软件的运用上就不会表现出很多计算上的困难。

不过，在创造井筒数学表达式的时候还是或多或少有困难的。

这一步需要将井的几何结构，定位，环空是怎样联系的，把这些转变成一个环形几何问题的数学表达式，尽管这个问题用FEA软件可以很简单的解决，但确定这些方法是否导入到电子数据表中是一个极大的挑战。

深水水下井口环空压力监测及诊断方法赵维青;冷雪霜;陈彬;牟小军【摘要】针对深水水下井口及采用水下采油树方式生产的井，对比了地面井口与水下井口环空压力监测的通道；给出了各个压力环空的定义；分析了形成环空压力的原因及压力源的来源；阐述了 A 环空压力的监测及诊断方法，并对每种方法的优缺点进行了对比。

通过一口深水井案例，分析了产量变化时各个环空中压力的变化情况，结论表明产量变化时各个环空压力变化明显。

研究结果对环空压力管理、诊断、监测及深水井套管选型具有借鉴和指导意义。

%The annular pressure monitoring passage between the surface wellhead and subsea well-head are compared in this paper.By focusing on the deepwater well with subsea well head or sub-sea production tree,this paper defines the annular layers,analyses the reasons causing annular pressure built-up,identifies three different pressure sources (Sustained continuous pressure, Thermal pressure built-up,and Operated pressure on annular),demonstrates and compares the pros and cons of each monitoring and diagnostic method on annular A.A case study is also presen-ted to demonstrate the significant annular layers pressure change whenever production rate is al-tered.The solution in this paper can be served as a good reference and guideline for the annular pressure management,monitoring,diagnostic,and casing selection of deepwater wells.【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2016(045)012【总页数】6页(P5-10)【关键词】深水;水下井口;环空压力;监测方法;诊断方法【作者】赵维青;冷雪霜;陈彬;牟小军【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，广东深圳 518607;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，广东深圳 518607;中海油能源发展股份有限公司深圳分公司，广东深圳 518067;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，广东深圳 518607【正文语种】中文【中图分类】TE952深水井测试及生产作业面临诸多挑战，例如测试及生产过程中流动保障分析(主要是水合物预防、管柱腐蚀预测、结蜡、结垢、多相流流动等)、井控、环空带压等[1]。