深水油气井环空压力管理技术

目录
前言
第1章 概述 1
1.1 深水油气井环空压力定义 2
1.1.1 套管变形产生环空压力 2
1.1.2 密闭流体膨胀产生环空压力 3
1.2 深水油气井环空结构与分类 3
1.2.1 油气井环空结构 3
1.2.2 油气井环空分类 4
1.3 深水油气井环空压力管理技术发展现状 5
1.3.1 深水油气井环空压力预测技术研究现状 5
1.3.2 深水油气井环空压力防治方法研究现状 6
1.3.3 主要控制技术方案 8
第2章 深水油气田开发方式特点 10
2.1 深水油气田开发方式 10
2.1.1 深水油气田开发概况 10
2.1.2 深水油气田开发方案 11
2.2 深水油气井的井身结构 12
2.2.1 井身结构 12
2.2.2 深水油气井筒温压 14
2.3 水下采油(气)树 16
2.3.1 水下采油树分类 17
2.3.2 水下基盘结构 20
第3章 深水油气井环空压力形成机理 23
3.1 传热基础 23
3.1.1 导热 23
3.1.2 对流换热 24
3.1.3 热辐射 25
3.2 深水油气井环空压力来源 26
3.3 深水油气井井筒半稳态温度场预测 26
3.3.1 深水油气井温度分布特点 27
3.3.2 产出液纵向温度计算模型 28
3.3.3 深水油气井环空温度计算模型 29
3.3.4 环空温度敏感性分析 30
3.4 深水油气井井筒瞬态温度场预测 32
3.4.1 半稳态环空压力模型 32
3.4.2 瞬态环空温度预测模型 33
3.5 深水油气井环空压力预测 36
3.5.1 环空压力计算模型 36
3.5.2 热膨胀系数和等温压缩系数随温度的非线性变化 37
3.5.3 环空压力敏感性因素分析 40
3.5.4 环空压力现场简单计算模型 43
3.6 环空压力对井筒完整性的威胁 45
3.6.1 环空压力危害概述 45
3.6.2 环空压力对固井水泥环的影响 46
3.6.3 环空压力导致的井口抬升案例分析 51
第4章 开采期间深水油气井环空压力影响因素 60
4.1 油气井生产措施 60
4.1.1 生产时间 60
4.1.2 油井产量 61
4.2 环空流体参数 62
4.2.1 热膨胀系数 62
4.2.2 等温压缩系数 62
4.2.3 环空流体导热系数 64
4.3 套管参数 65
4.3.1 套管壁厚 65
4.3.2 套管弹性模量 66
4.3.3 套管热膨胀系数 66
4.4 水泥环物性参数 67
4.4.1 水泥环弹性模量 67
4.4.2 水泥环热膨胀系数 67
第5章 深水环空压力控制措施 69
5.1 环空最大许可压力 69
5.1.1 环空最大许可压力确定依据 69
5.1.2 环空最大许可压力影响因素 71
5.1.3 环空最大许可压力确定方法 73
5.2 环空压力防治方法 74
5.2.1 增强套管强度 75
5.2.2 全封固井 76
5.2.3 尾管结构 76
5.2.4 水泥浆上返高度控制 76
5.2.5 破裂盘技术 77
5.2.6 可压缩泡沫材料 87
5.3 套管环空压力管理措施及流程 92
5.4 环空压力风险判定标准 93
第6章 深水环空压力释放工具 95
6.1 破裂盘技术 95
6.1.1 工作原理及适用条件 95
6.1.2 环空泄压工具阈值设定 96
6.2 可压缩泡沫套管技术 99
6.2.1 泡沫材料制备工艺 99
6.2.2 泡沫材料静水压载特性 101
6.2.3 泡沫套管压力控制机理研究 105
6.3 氮气泡沫隔离液技术 109
6.4 真空隔热油管技术 110
6.5 隔热封隔液技术 113
第7章 深水环空压力监测与管理技术 114
7.1 深水环空压力监测流程 114
7.2 深水环空压力监测方法 116
7.2.1 泄压/压力恢复测试 116
7.2.2 定产量生产法 119
7.2.3 关井监测法 119
7.2.4 油套管柱泄漏分析法 119
7.2.5 井筒实时监测 120
第8章 深水环空压力管理案例分析 122
8.1 环空压力风险评估 122
8.1.1 井身结构基础数据 122
8.1.2 井筒环空温度预测 123
8.1.3 井筒环空压力预测 125
8.1.4 管柱强度极限分析 127
8.2 泡沫套管压力管理 127
8.2.1 泡沫套管设计优化 127
8.2.2 现场应用效果分析 129
参考文献 133