CN107288622B - 储气库注采井环空许可压力预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储气库注采井环空许可压力预测方法，涉及储气库气井开采技术领域。该方法包括：将注采周期划分为N个时间节点，获取N个时间节点A环空管柱强度校核许可压力P22和封隔器承载校核许可压力P21，取P21与P22中较小值作为该时间节点A环空动态分析许可压力P2’，以N个时间节点A环空动态分析许可压力P2’中最小值作为注采周期内A环空动态分析许可压力P2；获取A环套管头承压许可压力P11和管柱承内压外挤许可压力P12，以P11与P12中较小值作为A环空最大许可压力P1；以P1与P2中较小值作为注采周期内A环空许可压力P。本发明提供的预测方法充分考虑了动态因素以及油管、套管、封隔器和套管头等对环空许可压力造成的影响，预测更合理、更科学。
Description
技术领域
本发明涉及储气库气井开采技术领域，特别涉及一种储气库注采井环空许可压力预测方法。
背景技术
储气库是通过输管道将上游油气田生产的商品天然气输送至下游用气城市附近，并重新注入地下空间形成的一种人工气田或气藏，通过储气库有效克服了天然气利用的地域屏障。通常储气库通过注采井实现注入与采出过程，即同一口井注气与采气交替进行，具有“注采交替”的特点，在开采时，通常一个注采周期包括一次注气操作以及一次采气操作。一般储气库注采内部为油管，且油管外侧依次套接多层套管，由内至外形成A环空(油套环空)以及B、C环空(套管间环空)。在储气库注采井生成时，由于环空之间(包括A环空与外层环空)可能存在天然气或环空保护液，受生产时温度及地层压力影响热胀冷缩而产生了压力，在生产过成中发现大量注采井均存在不同程度的环空带压。环空带压不仅会导致封隔器失效及油管、套管损坏，还可能造成水泥环的损坏，影响井壁稳定性，更为严重地是，有可能造成注采井井筒失效，危及气井生产和周边居民的生命安全。同时储气库注采井所具有的“交替注采”使得采气时地层压力下降，注气时地层压力恢复，地层压力的交替变换加剧了环空带压的危害性。因此在生产过程中对储气库注采井进行放压处理非常必要。现有技术中在进行放压处理时，通常现场根据生产经验人为设定某一压力值作为环空许可压力，之后进行放压。但是由于该压力值的设定缺乏科学指导存在严重的不合理性：若放压后井内压力过低，易出现井喷危险，威胁储气库气井安全；若放压后井内压力依然过高，需要继续放压，造成频繁放压增加作业成本。因此对于储气库注采井的环空许可压力的科学预测尤为重要。
现有技术中，环空许可压力的预测主要通过管柱强度静态校核进行。例如专利文献CN105649609A公开了一种“高压气井A环空工作压力值的获取方法和系统”，根据油管头强度、生产套管强度、油管柱强度和封隔器工作压差校核计算得到A环空(即油套环空，本发明中的A环空)第一、第二、第三和第四最大许可工作压力值；并根据油管柱强度和封隔器工作压差校核得到A环空第一、第二最小预留工作压力值；A环空最大许可工作压力值为各最大许可工作压力值中的最小值，环空的最小预留工作压力值为各最小预留工作压力值中的最大值。该发明基于管柱强度校核、封隔器工作压差校核，给出了许可工作压力的最大、最小值，对现场生产具有指导作用。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术中在进行环空许可压力预测时，尤其是对A环空进行许可压力预测时，未考虑储气库注采井所具有的注采交替的生产特点，忽略了储气库注采井的动态因素(包括生产阶段及井筒压力、温度变化)对A环空许可压力带来的影响，使得所预测的环空许可压力缺乏科学性。
发明内容
为了解决现有技术中环空许可压力预测方法不能科学指导生产的问题，本发明实施例提供了一种储气库注采井环空许可压力预测方法，具体技术方案如下：
一种储气库注采井环空许可压力预测方法，所述方法包括：
将一个注采周期划分为N个时间节点，N为≥2的整数；
对N个所述时间节点的A环空进行管柱强度校核，获取N个所述时间节点的所述A环空管柱强度校核许可压力P22，
对N个所述时间节点的A环空进行封隔器承载校核，获取N个所述时间节点的所述A环空封隔器承载校核许可压力P21，
以P21与P22中较小值作为所述时间节点对应的生产状态下的所述A环空动态分析许可压力P2’，
以所述N个时间节点对应的A环空动态分析许可压力P2’中最小值作为所述注采周期内A环空动态分析许可压力P2；
对A环空进行套管头承压分析，获取所述A环套管头承压许可压力P11，
对所述A环空进行管柱承内压外挤分析，并获取所述A环空管柱承内压外挤许可压力P12，
以P11与P12中较小值作为所述A环空最大许可压力P1；
以P1与P2中较小值作为所述注采周期内A环空许可压力P。
优选地，所述方法还包括：
对外层环空进行套管头承压分析，获取满足套管头承压条件的所述外层环空许可压力P11，
对所述外层环空进行管柱承内压外挤分析，并获取所述外层环空管柱承内压外挤许可压力P12，
以P11和P12中较小值作为所述外层环空许可压力P。
优选地，时间节点X的所述A环空管柱强度校核许可压力P22通过如下方法获取：
通过套管抗内压校核，获取所述A环空套管抗内压许可压力P221；
通过油管抗外挤校核，获取所述A环空油管抗外挤许可压力P222；
通过油管抗拉校核，获取所述A环空油管抗拉许可压力P223；
通过套管抗剪切校核，获取所述A环空油管抗剪切许可压力P224；
取P221、P222、P223、P224中最小值作为所述时间节点X的所述A环空管柱强度校核许可压力P22，其中1≤X≤N。
优选地，通过公式(1)和公式(2)获取P221，
P221＝Pci/dci-Pcl+Ppm (1)
其中，Pci—套管抗内压强度，MPa；
dci—套管抗内压安全系数；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Ppm—封隔器处地层压力，MPa；
Ppm＝m1×g×H/1000； (2-1)
其中，m1—地层压力当量密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m；
Pcl＝m2×g×H/1000 (2-2)
其中，m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2。
优选地，通过公式(3)和公式(2-2)获取P222，
P222＝Pto/dto+Ppt-Pcl (3)
其中，Pto—油管抗外挤强度，MPa；
dto—油管抗外挤安全系数；
Ppt—封隔器处油管内压力，MPa；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Pcl＝m2×g×H/1000 (2-2)
其中，m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m。
优选地，以井口处油管作为所述油管抗拉强度校核点获取P223。
优选地，以封隔器处套管作为所述套管抗剪切强度校核点获取P224。
优选地，通过公式(7)和公式(8)获取P21，
P21＝Pp/dp+Ppc-Pcl (7)
其中，Pp—封隔器工作压差，MPa；
dp—封隔器工作压差安全系数；
Ppc—封隔器下部套管压力；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Pcl＝m2×g×H/1000 (8)
其中，m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m。
优选地，通过公式(9)获取P11,
P11＝Ps/ds (9)
其中，Ps—套管头额定承压，MPa；
ds—套管头额定承压安全系数。
优选地，对比0.5Pa、0.8Pb、0.75Pc并取其中最小值获取作为P12，其中，
Pa—待评价环空的套管的抗内压强度，MPa；
Pb—待评价环空外部的第一层套管的抗内压强度，MPa；
Pc—待评价环空内部的第一层套管或油管的抗挤强度，MPa。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例所提供的预测方法层层递进，逐一比较，充分考虑了储气库注采井不同生产阶段、不同生产状态等动态因素以及油管、套管、封隔器和套管头等对环空许可压力造成的影响，保证储气库注采井环空许可压力预测的合理性、科学性和可靠性，为储气库注采井的安全生产提供技术支持。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种储气库注采井环空许可压力预测方法，该方法包括：
将一个注采周期划分为N个时间节点，N为≥2的整数；
对N个时间节点对应的生产状态下的A环空进行管柱强度校核，获取N个时间节点的A环空管柱强度校核许可压力P22，
对N个时间节点对应的生产状态下的A环空进行封隔器承载校核，获取N个时间节点的A环空封隔器承载校核许可压力P21，
以P21与P22中较小值作为时间节点对应的生产状态下的A环空动态分析许可压力P2’，
以N个时间节点对应的A环空动态分析许可压力P2’中最小值作为注采周期内A环空动态分析许可压力P2；
对A环空进行套管头承压分析，获取A环套管头承压许可压力P11，
对A环空进行管柱承内压外挤分析，并获取A环空管柱承内压外挤许可压力P12，
以P11与P12中较小值作为A环空最大许可压力P1；
以P1与P2中较小值作为注采周期内A环空许可压力P。
本发明实施例所提供的预测方法采用动态分析与静态分析相结合的方式，并综合考量各因素对环空许可压力的影响。
其中动态分析主要体现在对一个注采周期内不同时间节点的A环空进行管柱强度校核和封隔器承载校核。
具体来说，不同的时间节点对应了不同的生产状态，因此对不同时间节点的A环空进行管柱强度校核能够体现出不同生产状态(即具有不同的生产参数)对A环空许可压力的要求。
同时封隔器承载同样受到动态生产因素的影响，因此对不同时间节点下的A环空进行封隔器承载校核。
进一步地，对比上述管柱强度校核许可压力P22和封隔器承载校核许可压力P22，并以P21与P22中较小值作为时间节点对应的生产状态下的A环空动态分析许可压力P2’。并对比所划分的N个时间节点对应的P2’，取其中最小值作为A环空的动态分析许可压力P2。如此充分考量生产动态因素对A环空许可压力的影响，保证所预测的许可压力的科学性。
静态分析主要体现在管柱承内压外挤以及套管头承压分析。由于管柱承内压、外挤强度以及套管头承压强度与生产动态因素无关，因此称之为静态分析。同样地，在两中分析方法所得结果中选取最小值作为A环空的静态分析许可压力P1。并最终对比P1与P2得到注采周期内A环空许可压力值P。
综上，本发明实施例所提供的预测方法层层递进，逐一比较，充分考虑了储气库注采井不同生产阶段、不同生产状态等动态因素对环空许可压力造成的影响，保证储气库注采井环空许可压力预测的合理性、科学性和可靠性，为储气库注采井的安全生产提供技术支持。
其中，对于一个注采周期所划分的时间节点数N不做具体限制，例如4个、6个、12个、24个等。通常在实际生产中可将一个生产周期划分处采气初期、采气末期、注气初期以及注气末期4个时间节点。
进一步地，关于其中一个时间节点X时的管柱强度校核包括以下方面：
通过套管抗内压校核，获取所述A环空套管抗内压许可压力P221；
通过油管抗外挤校核，获取所述A环空油管抗外挤许可压力P222；
通过油管抗拉校核，获取所述A环空油管抗拉许可压力P223；
通过套管抗剪切校核，获取所述A环空油管抗剪切许可压力P224；
取P221、P222、P223、P224中最小值作为所述时间节点X的所述A环空管柱强度校核许可压力P22，其中1≤X≤N。
关于上述管柱强度校核中各个许可压力的求取方法具有多种形式，对于生产状态不受许可压力因素影响的P221、P222采用受力分析进行求取，具体如下：
首先求取P221，由于环空内封隔器处压力最大，因此套管抗内压分析以封隔器处为管柱强度校核点，并根据时间节点X所对应的生产状态确定P221。具体地，P221通过公式(1)和公式(2)获取，
P221＝Pci/dci-Pcl+Ppm (1)
Pci—套管抗内压强度，MPa；dci—套管抗内压安全系数；Pci、dci可根据所使用的套管型号直接获取；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Ppm—封隔器处地层压力，MPa；
Ppm＝m1×g×H/1000； (2-1)
m1—地层压力当量密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m；
Pcl＝m2×g×H/1000 (2-2)
m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2。
其中，H、m1、m2作为生产参数可查找生产记录获取。
其次在求取P222时，同样由于封隔器处环空压力最大，即油管外部压力最大，因此油管抗外挤分析以封隔器处为管柱强度校核点，并根据时间节点X所对应的生产状态，确定P222。具体地，P222通过公式(3)和公式(2-2)获取，
P222＝Pto/dto+Ppt-Pcl (3)
Pto—油管抗外挤强度，MPa；dto—油管抗外挤安全系数；Pto、dto可根据所使用的油管型号直接获取；
Ppt—封隔器处油管内压力，MPa；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Pcl＝m2×g×H/1000 (2-2)
m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
其中，H、m1、m2作为生产参数可查找生产记录获取。
对于P223和P224同样选取适宜的强度校核点分析综合受理，但由于综合受力同样受到A环空许可压力的影响，为了便于计算，P223和P224采用迭代法进行求取。
具体地，对油管进行抗拉分析获取P223，由于井口处油管所受拉力最大，因此以井口为油管抗拉强度校核点，根据校核点综合受力(包括油管重力、摩擦力、膨径效应力、温度效应力、活塞效应力等)以及油管抗拉强度确定P223，计算过程如下：通过公式(4)由迭代法获取P223，
G+(ΔLf+ΔLpj+ΔLwd+ΔL1)×E/L×At+Py×Ai≤Patl/datl (4)
G—油管重力，N；
At—油管壁横截面积，m2；
Ai—油管内截面积，m2；
ΔLf—气体摩擦力引起的油管变形，m；
ΔLpj—膨径效应力引起的长度变化，m；
ΔLwd—温度效应引起的长度变化，m；
ΔL1—活塞效应力引起的长度变化，m；
E—杨氏模量，2.0685×1011Pa；
L—油管长度，m；
Py—坐封压力，MPa，根据封隔器型号可直接获取；
Patl—油管抗拉屈服强度，KN；datl—油管抗拉安全系数；Patl与datl均可根据油管型号可直接获取；
其中，G通过公式(4-1)获取，
G＝ρgL (4-1)
ρ为油管线密度，kg/m；
其中，ΔLf通过公式(4-2)获取，
Ff—摩擦力，N；At—油管壁横截面积，m2；
Ff＝LTwπDi (4-2-1)
L—油管长度，m；Di—油管内径，m；
TW—油管内截面单位面积粘滞力，N/m2；
Do—油管外径，m；Di—油管内径，m；
其中ΔLpj通过公式(4-3)获取，
μ—材料的泊松比，通常选用钢制管材，μ为0.3；
Δρi—油管内流体密度的变化，kg/m3；
Δρo—环空流体密度的变化，kg/m3，由于A环空许可压力的变化对A环空流体密度影响较小，在进行计算式可忽略不计Δρo；
R—油管外径与内径的比值，无量纲；
ΔPis—油管内压力变化，MPa，且ΔPis可通过查询测试记录获取；
ΔPos—套管内压力变化，MPa；ΔPos等于环空压力值，此处为P223；
δ—流动引起的单位长度上的压力降，假定δ是常数，当向下流动时，δ为正；当没有流动时，δ＝0，δ根据油管内压力计算，具体公式如下：
其中，Ph—井口压力，MPa；
Pwf—井底压力，MPa；
L—油管长度，m。
其中，γg—气体相对密度，无量纲；
Ph—井口压力，MPa；
Pwf—井底压力，MPa；
Th—井口温度，℃；
Twf—井底温度，℃；
Phi—初始井口压力，MPa；
Pwfi—初始井底压力，MPa；
Thi—初始井口温度，℃；
Twfi—初始井底温度，℃；
Z—气体压缩因子，无量纲；
其中，Do—油管外径，m；Di—油管内径，m；
ΔLwd通过公式(504)获取，
ΔLwd＝αLΔT (4-4)
其中，α—钢材的热膨胀系数，10-6/℃；
ΔT—温度变化，℃；
ΔL1通过公式(5-5)获取，
其中，
AP—封隔器密封腔横截面积，m2；
Ai—油管内截面积，m2；
Ao—油管外截面积，m2；
At—油管壁横截面积，m2；
Pi—油管底部压力，Pa；
Po—封隔器处环形空间压力，Pa，为P223和液柱压力之和。
其中，Ap—封隔器密封腔横截面积，m2；
Dp—封隔器密封腔直径，m；
其中，Di—油管内径，m；
其中，Do—油管外径，m。
具体地，对油管进行抗剪切分析获取P224，由于封隔器处套管所受剪切力最大，因此以封隔器处套管为套管抗剪切强度校核点，根据校核点综合受力以及套管抗剪切强度确定环空许可压力值确定P224，计算过程如下：通过公式(5)由迭代法获取P224，
其中，Dp—封隔器密封腔直径，m；Acs—套管横截面积，m2；
Dci—套管内径，m；
Patj—套管抗剪切强度，MPa；datj—套管抗剪切安全系数；Patj与datj均可根据套管型号直接获取；
Acs—套管横截面积，m2；通过公式(5-1)获取，
其中，Dco—套管外径，m。
需要说明的是，与求取P223相比，在P224的求取过程中，除了ΔL1的计算与求取P223中有所差异，其他相同参数的获取方式均未改变，可参照上述P223求取过程。其中，ΔL1通过公式(6)计算得到，
其中，AP—封隔器密封腔横截面积，m2；
Ai—油管内截面积，m2；
Ao—油管外截面积，m2；
At—油管壁横截面积，m2；
P'i—封隔器处油管内压力，Pa；
P'O—封隔器处环形空间压力，Pa，且P'O为P224的赋值与A环空液柱压强之和；
综上，在完成了P221、P222、P223、P224的计算后，选择其中最小值作为时间节点X处的A环空管柱强度校核许可压力P22。
不难看出，在A环空的动态分析中，不仅横向对比不同时间节点下的A环空许可压力，同时还进行纵向对比满足油、套管不同性能条件下的A环空许可压力，充分考虑到生产状态的改变对于环空许可压力的影响，使得预测方法更为科学、全面。
之后对所述A环空进行封隔器承载校核，获取所述A环空满足封隔器工作压力条件的许可压力P21，具体通过公式(7)和公式(8)获取P21，
P21＝Pp/dp+Ppc-Pcl (7)
其中，Pp—封隔器工作压差，MPa；
dp—封隔器工作压差安全系数；
Ppc—封隔器下部套管压力；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Pcl＝m2×g×H/1000 (8)
其中，m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m。
获得P21后，与上述P22进行比对得到P2，完成对A环空的动态分析，得到A环空满足安全生产条件的动态分析许可压力P2’。之后，综合对比不同时间节点处的A环空动态分析许可压力P2’，取其中最小值作为注采周期内的A环空动态许可压力P2。
A环空许可压力的静态分析，包括套管头承压分析和管柱承内压外挤分析分析。
其中套管头承压分析根据套管头承压强度计算环空许可压力，具体通过公式(9)获取P11,
P11＝Ps/ds (9)
其中，Ps—套管头额定承压，MPa；ds—套管头额定承压安全系数；均可根据套管头的型号直接获取。
管柱承内压外挤分析根据油套管抗内压强度、抗外挤强度进行外层环空许可压力预测，具体通过对比0.5Pa、0.8Pb、0.75Pc的大小，取其中最小值获取作为P12。且，
Pa—待评价环空的套管的抗内压强度，MPa；
Pb—待评价环空外部的第一层套管的抗内压强度，MPa；
Pc—待评价环空内部的第一层套管或油管的抗挤强度，MPa。
综上完成了对A环空许可压力的分析。
除此之外，本发明实施例所提供的环空许可压力分析方法还包括对外层环空许可压力的静态分析。外层环空包括B、C环空等，其许可压力静态分析与A环空许可压力分析方法一致，均采用套管头承压分析和管柱承内压外挤分析，具体求取公式可参见上述A环空许可压力的求取过程，不再赘述。
其中，通过套管头承压分析获取所述外层环空套管头承压许可压力P11，通过管柱承内压外挤分析，获取所述外层环空许可压力P12，以P11和P12中较小值作为所述外层环空许可压力P。
综上，本发明实施例所提供的储气库注采井环空许可压力预测方法综合考虑了静态因素(油管、套管、套管头承压性)和生产动态因素(生产阶段、生产状态等)的影响，丰富和完善了原有研究方法，建立了适合储气注采井库的动态环空许可压力预测方法，为储气库注采井安全生产提供技术指导。
实施例
将一个储气库注采周期划分出采气初期、采气末期、注气初期、注气末期四个时间节点，分别对上述四个时间节点进行A环空许可压力预测，具体如下：
一、采气初期
1、基础参数
2、动态分析
P21＝Pp/dp+Ppc-Pcl
＝Pp/dp+Ppc-desity_l×g×H/1000
＝53/1.5+36.5-1.05×9.81×3627/1000
＝34.47；
P221＝Pci/dci-Pcl+Ppm
＝Pci/dci-Pcl+desity_m×g×H/1000
＝68.64/1.3-1.05×9.81×3627/1000+1.0×9.81×3627/1000
＝51.02MPa；
P222＝Pto/dto+Ppt-Pcl
＝76.9/1.3+36.5-1.05×9.81×3627/1000
＝58.29MPa；
P223＝55.82MPa；
P224＝42.08MPa；
P22＝min(P221，P222，P223，P224)
＝min(51.02，58.29，55.82，42.08)＝42.08MPa；
P2’(采气初期)＝min(P21，P22)
＝min(34.47，42.08)＝34.47MPa。
二、采气末期
1、基础参数(部分参数与采气初期没有变化，不再赘述)
| 参数 | 符号 | 单位 | 取值 |
| 当前井口压力 | Ph | MPa | 15 |
| 当前井底压力 | Pwf | MPa | 21.6 |
| 当前井口温度 | Th | ℃ | 54.2 |
| 当前井底温度 | Twf | ℃ | 156 |
| 封隔器下部套管压力 | Ppc | MPa | 20.5 |
| 封隔器处油管内压力 | Ppt | MPa | 20.5 |
| 油管底部压力 | Pi | MPa | 21.0 |
2、动态分析，需要说明的是，此处与采气初期所采用的公式相同，因此不再赘述具体计算过程。具体地，经过计算得到：
P21＝18.4734MPa；
P221＝51.02MPa；
P222＝42.29MPa；
P223＝22.16MPa；
P224＝26.08MPa。
P2’(采气末期)＝18.47MPa；
三、注气初期
1、基础参数
2、动态分析
P21＝23.47MPa；
P221＝51.02MPa；
P222＝47.29MPa；
P223＝37.00MPa；
P224＝31.08MPa；
P2’(注气初期)＝23.47MPa；
四、注气末期
1、基础参数
2、动态分析
P21＝38.77MPa；
P221＝51.02MPa；
P222＝62.59MPa；
P223＝67.48MPa；
P224＝46.38MPa；
P2’(注气末期)＝38.77MPa；
综上，分别得到了采气初期、采气末期、注气初期、注气末期4个时间节点对应的A环空动态分析许可压力P2’，进而整体注采周期的A环空动态分析许可压力为：
P2＝min[P2’(采气初期)，P2’(采气末期)，P2’(注气初期)，P2’(注气末期)]
＝min(34.47MPa，18.47MPa，23.47MPa，38.77MPa)
＝18.47Mpa
进而，对A环空许可压力进行静态分析，具体如下：
P11＝Ps/ds＝70/1.3MPa＝53.85MPa；
P12＝min(0.5Pa，0.8Pb，0.75Pc)
＝min(0.5×68.64，0.8×39.61，0.75×76.9)＝31.69MPa
P1＝min(P11，P12)＝31.69MPa；
故在整体注采周期内，
A内环空许可压力P＝min(P1，P2)＝min(31.69，18.47)＝18.47MPa。
对于外层环空进行许可压力预测，在本实施例中外层环空包括B环空和C环空。具体地，根据本发明实施例所提供的环空许可压力预测方法，对B环空和C环空进行静态分析，具体如下：
一、B环空
1、基础参数
2、计算参数
P11＝Ps/ds＝70/1.3MPa＝53.85MPa
P12＝min(0.5Pa，0.8Pb，0.75Pc)＝min(0.5×39.61，0.8×18.85，0.75×74.3)＝15.08MPa
综上，B环空许可压力P＝P1＝min(P11，P12)＝15.08MPa
二、C环空
1、基础参数
2、计算参数
P11＝Ps/ds＝70/1.3MPa＝53.85MPa
P12＝min(0.5Pa，0.8Pb，0.75Pc)＝min(0.5×18.85，0.75×26.3)＝9.43MPa
C环空许可压力P＝P1＝min(P11，P12)＝9.43MPa
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种储气库注采井环空许可压力预测方法，其特征在于，所述方法包括：
将一个注采周期划分为N个时间节点，N为≥2的整数；
对N个所述时间节点的A环空进行管柱强度校核，获取N个所述时间节点的A环空管柱强度校核许可压力P22，其中，时间节点X的所述A环空管柱强度校核许可压力P22为A环空套管抗内压许可压力P221、A环空油管抗外挤许可压力P222、A环空油管抗拉许可压力P223和A环空油管抗剪切许可压力P224中的最小值，所述A环空为油套环空，所述时间节点X为N个所述时间节点中的第X个时间节点；
对N个所述时间节点的所述A环空进行封隔器承载校核，获取N个所述时间节点的A环空封隔器承载校核许可压力P21，
以所述P21与所述P22中较小值作为所述时间节点的A环空动态分析许可压力P2’，
以N个所述时间节点的A环空动态分析许可压力P2’中最小值作为所述注采周期内A环空动态分析许可压力P2；
对所述A环空进行套管头承压分析，获取A环空套管头承压许可压力P11，
对所述A环空进行管柱承内压外挤分析，并获取A环空管柱承内压外挤许可压力P12，
以所述P11与所述P12中较小值作为A环空最大许可压力P1；
以所述P1与所述P2中较小值作为所述注采周期内A环空许可压力P，
所述A环空油管抗剪切许可压力P224以所述封隔器处套管作为套管抗剪切强度校核点并通过公式(5)获取：
其中，Dp—封隔器密封腔直径，m；Acs—套管横截面积，m2；Dci—套管内径，m；Patj—套管抗剪切强度，MPa；datj—套管抗剪切安全系数；Po—封隔器处环形空间压力，Pa；Ppc—封隔器下部套管压力，MPa；ΔLf—气体摩擦力引起的油管变形，m；ΔLpj—膨径效应力引起的长度变化，m；ΔLwd—温度效应引起的长度变化，m；ΔL1—活塞效应力引起的长度变化，m；E—杨氏模量，2.0685×1011Pa；At—油管壁横截面积，m2；L—油管长度，m；Py—坐封压力，MPa；Ai—油管内截面积，m2；
所述A环空套管头承压许可压力P11通过公式(9)获取：
P11＝Ps/ds (9)
其中，Ps—套管头额定承压，MPa；ds—套管头额定承压安全系数。
2.根据权利要求1所述的环空许可压力预测方法，其特征在于，所述方法还包括：
对外层环空进行套管头承压分析，获取外层环空套管头承压许可压力P11’，
对所述外层环空进行管柱承内压外挤分析，并获取外层环空管柱承内压外挤许可压力P12’，
以所述P11’和所述P12’中较小值作为外层环空许可压力P’。
3.根据权利要求1所述的环空许可压力预测方法，其特征在于，所述时间节点X的所述A环空管柱强度校核许可压力P22通过如下方法获取：
通过套管抗内压校核，获取所述A环空套管抗内压许可压力P221；
通过油管抗外挤校核，获取所述A环空油管抗外挤许可压力P222；
通过油管抗拉校核，获取所述A环空油管抗拉许可压力P223；
通过套管抗剪切校核，获取所述A环空油管抗剪切许可压力P224；
取所述P221、所述P222、所述P223、所述P224中最小值作为所述时间节点X的所述A环空管柱强度校核许可压力P22，其中1≤X≤N。
4.根据权利要求3所述的环空许可压力预测方法，其特征在于，通过公式(1)、公式(2-1)和公式(2-2)获取所述P221，
P221＝Pci/dci-Pcl+Ppm (1)
其中，Pci—套管抗内压强度，MPa；
dci—套管抗内压安全系数；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Ppm—封隔器处地层压力，MPa；
Ppm＝m1×g×H/1000； (2-1)
其中，m1—地层压力当量密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m；
Pcl＝m2×g×H/1000 (2-2)
其中，m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2。
5.根据权利要求3所述的环空许可压力预测方法，其特征在于，通过公式(3)和公式(2-2)获取所述P222，
P222＝Pto/dto+Ppt-Pcl (3)
其中，Pto—油管抗外挤强度，MPa；
dto—油管抗外挤安全系数；
Ppt—封隔器处油管内压力，MPa；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Pcl＝m2×g×H/1000 (2-2)
其中，m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m。
6.根据权利要求3所述的环空许可压力预测方法，其特征在于，以井口处油管作为所述油管抗拉强度校核点获取所述P223。
7.根据权利要求1所述的环空许可压力预测方法，其特征在于，通过公式(7)和公式(8)获取所述P21，
P21＝Pp/dp+Ppc-Pcl (7)
其中，Pp—封隔器工作压差，MPa；
dp—封隔器工作压差安全系数；
Ppc—封隔器下部套管压力；
Pcl—环空保护液液柱压力，MPa；
Pcl＝m2×g×H/1000 (8)
其中，m2—环空保护液密度，g/cm3；
g—重力加速度，m/s2；
H—封隔器坐封深度，m。
8.根据权利要求1或2所述的环空许可压力预测方法，其特征在于，对比0.5Pa、0.8Pb、0.75Pc并取其中最小值获取作为所述P12，其中，
Pa—所述A环空的套管的抗内压强度，MPa；
Pb—所述A环空外部的第一层套管的抗内压强度，MPa；
Pc—所述油管的抗挤强度，MPa。
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