CN109359871B - 油气井套管可靠性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气井套管可靠性评价方法，包括如下步骤：S1、选取油气井套管可靠性的影响因素，并将相应影响因素分层次划分，以构建油气井套管可靠性评价体系；S2、计算构建的油气井套管可靠性评价体系中各个影响因素的权重；S3、制定每个影响因素的评价指标，并根据建立的影响因素的评价指标构建影响因素的可靠性评价标准；S4、根据每个影响因素的可靠性评价标准对每个影响因素进行评价，并根据评价结果以及每个影响因素的权重计算出油气井套管的可靠度。该方法通过影响因素的选取、评价体系的建立、权重计算以及指标和评价标准的设置，有效地对油气井套管的可靠性进行评价，可以得出客观有效的评价结果。

Description

油气井套管可靠性评价方法

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，尤其涉及一种油气井套管可靠性评价方法。

背景技术

油气井套管是油气钻探和开采过程中，用于支撑油、气井井壁的钢管，油气井套管的安全可靠是保证钻井过程正常进行和完井后整个油井的正常运行的必要保证。

目前尚无有效地关于油气井套管安全的评价方法，因此，无法针对性的提出油气田井筒失效的防护与修复措施，无法保证注采关系的完善与协调。

因此，一种可以评价油气井套管安全以及可靠性的评价方法是本领域技术人员迫切需要的。

发明内容

为解决油气井套管安全可靠性评价的问题，本发明提供了油气井套管可靠性评价方法。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种油气井套管可靠性评价方法，包括如下步骤：

S1、选取油气井套管可靠性的影响因素，并将相应影响因素分层次划分，以构建油气井套管可靠性评价体系；

S2、计算构建的油气井套管可靠性评价体系中各个影响因素的权重；

S3、制定每个影响因素的评价指标，并根据建立的影响因素的评价指标构建影响因素的可靠性评价标准；

S4、根据每个影响因素的可靠性评价标准对每个影响因素进行评价，并根据评价结果以及每个影响因素的权重计算出油气井套管的可靠度。

作为优选，步骤S1进一步包括：

S11、采用文献调研、案例分析和专家调查法，选取钻井因素、开采因素、应力因素和地质因素作为第一层影响因素；

S12、针对钻井因素、开采因素、应力因素和地质因素，选取对应于第一层影响因素的第二层影响因素和第三层影响因素。

作为优选，所述步骤S2进一步包括：采用专家调查法和层次分析法计算第一层影响因素、第二层影响因素和第三层影响因素的权重。

作为优选，所述步骤S3进一步包括：

S31、针对选取的各个影响因素制定需要划分的等级以及对应于各个等级的评价指标；

S32、根据行业标准和专家经验建立针对每个影响因素各个等级的评价指标的可靠性评价标准；

S33、制定对应于每个评价指标的评价向量。

作为优选，所述步骤S4进一步包括：

S41、根据每个影响因素的可靠性评价标准对每个影响因素进行评价以得到每个影响因素的评价结果；

S42、将每个影响因素的评价结果转化为评价向量；

S43、根据每个影响因素的评价向量和对应的权重，利用模糊数学的计算方法计算得出油气井套管的可靠性度。

作为优选，进一步包括步骤S5：划分可靠度等级，并根据计算出的可靠度查询对应的可靠度等级，从而得到油气井套管可靠性评价的结果。

本发明油气井套管可靠性评价方法具有以下优点:

通过影响因素的选取、评价体系的建立、权重计算以及指标和评价标准的设置，有效地对油气井套管的可靠性进行评价，可以得出客观有效的评价结果，为油气田井筒失效的防护与修复措施的提出做基础。

附图说明

图1为本发明油气井套管可靠性评价方法的流程图；

图2为本发明油气井套管可靠性评价方法中油气井套管可靠性评价体系的示意图。

具体实施方式

现在结合油田的一口油井，对本发明所述的油气井套管可靠性评价方法做进一步详细的描述。

参考图2，S1、选取油气井套管可靠性的影响因素，并将相应影响因素分层次划分，以构建油气井套管可靠性评价体系，具体操作如下：

S11、选取钻井因素、开采因素、应力因素和地质因素作为油气井套管可靠性评价体系的第一层影响因素；S12、选取钻井因素中的固井质量和套管磨损作为钻井因素的第二层影响因素，选取水泥环性能、套管偏心度和水泥环缺失作为固定质量的第三层影响因素；选取射孔参数、地质出砂和稠油热采作为开采因素的第二层影响因素，选取相位角、孔径和孔密作为射孔参数的第三层影响因素，选取出砂量作为地层出砂和稠油热采的第三层影响因素；选取安全系数作为应力因素的第二层影响因素，选取抗内压、抗外压和抗拉作为安全系数的第三层影响因素；选取套管腐蚀、地应力和地层活动作为地质因素的第二层影响因素，选取应力比值和地震情况分别作为地应力和地震情况的第三层影响因素，从而构建成油气井套管可靠性评价体系。

S2、计算构建的油气井套管可靠性评价体系中各个影响因素的权重，具体操作如下：

在考虑油气井套管可靠性评价时，许多情景指标都无法定量评价，本发明采用专家调查法和层次分析法来确定各级指标的权重，一级、二级和三级指标权重见表1。

表1 各级影响因素权重

S3、制定每个影响因素的评价指标，并根据建立的影响因素的评价指标构建影响因素的可靠性评价标准：

S31、针对选取的各个影响因素制定需要划分的等级以及对应于各个等级的评价指标；

S32、根据行业标准和专家经验建立针对每个影响因素各个等级的评价指标的可靠性评价标准；

S33、制定对应于每个评价指标的评价向量，具体操作如下：

本实施例根据大量的案例剖析，建立了套管安全可靠性的评价指标，等级分为极好(1级)、很好(2级)、一般(3级)、较差(4级)、极差(5级)，并根据行业标准和专家经验，针对每个等级划分评价标准，具体如表2所示：

表2 套管安全可靠性评价标准表

本实施例选用模糊评价函数，模糊集中的每一个评价向量都对应着对各个影响因素的评价等级。在计算的过程中采用模糊数学的方式。最低级因素权重与评价向量的模糊数学计算结果为上一级的评价向量，这样就可以进行逐级进行计算评价向量，最终得到最高级的评价向量，即评价结果，如表2 所示，将语言性评价转化为隶属度得到表3，从而得到相应的评价向量。

表3 评价向量表

评语	V1	V2	V3	V4	V5
						极好	0.095	0.05	0	0	0
良好	0.85	0.1	0.05	0	0
						一般	0	0.2	0.6	0.2	0
较差	0	0	0.05	0.1	0.85
						极差	0	0	0	0.05	0.95

S4、根据每个影响因素的可靠性评价标准对每个影响因素进行评价，并根据评价结果以及每个影响因素的权重计算出油气井套管的可靠度，其包括如下步骤：

S41、根据每个影响因素的可靠性评价标准对每个影响因素进行评价以得到每个影响因素的评价结果；

通过查阅现场作业施工即可获得水泥环性能、射孔参数、热采温度、地应力最大值与最小值之比以及地震情况，通过油井的测井数据可获得套管的偏心度、套管的水泥环缺失程度以及套管腐蚀磨损程度，通过油井现场生产手段可获得幽静的抗内压、抗外挤、抗拉安全系数以及热采温度。得到的套管参数如表4所示：

表4 套管参数表

利用表4中套管参数对照表2套管安全可靠性评价标准进行评价，从而得到相应的评价结果，其结果如表5所示：

表5 套管参数评价结果表

参数	套管数据	评语
			水泥环性能/GPa	23	一般
套管偏心度/％	15	良好
			缺失程度/％	50	良好
磨损程度/％	5	良好
			相位角/°	50	良好
孔径/mm	15	良好
			孔密/孔/m	16	一般
出砂量	少量出砂	良好
			温度/℃	210	一般
抗内压安全系数	1	极好
			抗外挤安全系数	0.97	良好
抗拉安全系数	1.1	较差
			腐蚀程度，％	25	一般
σ1/σ3(应力比值)	1.6	一般
			地震状况	无	极好

S42、将每个影响因素的评价结果转化为评价向量；

将表5中的数据对照表3，将套管参数的评价结果转换为相应的评价向量，转换结果如下表6所示：

表6 套管参数评价向量

S43、根据每个影响因素的评价向量和对应的权重，利用模糊数学的计算方法计算得出油气井套管的可靠度，其具体操作如下：

1)钻井因素的综合评价

①固井质量的综合评价

根据表5中套管固井质量参数数据可知：套管的水泥环性能评价结果为一般；套管偏心度评价结果为良好；套管的水泥环缺失程度评价结果为良好；

根据表1查的套管的固井质量的权重：

a水泥环性能＝0.2184、a套管偏心度＝0.1515；a水泥环缺失程度＝0.6301；

根据表6查的套管的固井质量的评价向量：

b水泥环性能＝(0,0.2,0.6,0.2,0)、b套管偏心度＝(0.85,0.1,0.05,0,0)、 b水泥环缺失程度＝(0.85,0.1,0.05,0,0)。

因此对套管固井质量的综合评价为：

②套管磨损程度的综合评价

由表5中数据可知，套管的磨损程度评价结果为良好；

根据表6查得：b套管磨损程度的评价向量＝(0.85,0.1,0.05,0,0)；

③钻井因素的综合评价

根据表1查得相应权重为：a固井质量＝0.6667、a磨损程度＝0.3333；

因此对钻井因素的综合评价为：

2)开采因素的综合评价

①射孔参数的综合评价

根据表5查得：套管的射孔相位角评价结果为良好；套管的射孔孔径评价结果为良好；套管的射孔孔密评价结果为一般；

根据表1查得相应权重为：

a射孔相位角＝0.6483、a射孔孔径＝0.1220；a射孔孔密＝0.2297；

根据表6查得，相应评价向量为：

b射孔相位角＝(0.85,0.1,0.05,0,0)、b射孔孔径＝(0.85,0.1,0.05,0,0)、b射孔孔密＝(0,0.2,0.6,0.2,0)。

因此对套管射孔参数的综合评价为：

②油层出砂的综合评价

由表5中数据可知，油井的出砂情况评价结果为良好；

由表6查得评价向量为：b油层出砂＝(0.85,0.1,0.05,0,0)；

③稠油热采的综合评价

由表5中数据可知，油井稠油热采情况评价结果为一般；

由表6查得评价向量为：b稠油热采＝(0,0.2,0.6,0.2,0)；

④开采因素的综合评价

根据表1查得相应的权重为：

a射孔参数＝0.6571、a油层出砂＝0.1466、a稠油热采＝0.1963；

因此对开采因素的综合评价为：

3)应力因素的综合评价

①内压力的综合评价

由表5中数据可知，内压力安全系数评价结果为极好；

由表6可知相应评价向量为：b内压力＝(0.95,0.05,0,0,0)；

②外挤力的综合评价

由表5中数据可知，外挤力安全系数评价结果为良好；

由表6可知相应评价向量为：b外挤力＝(0.85,0.1,0.05,0,0)；

③拉应力的综合评价

由表5中数据可知，拉应力安全系数评价结果为较差；

由表6可知相应评价向量为：b拉应力＝(0,0,0.05,0.1,0.85)；

④应力因素的综合评价

由表1可知相应的权重为：

a内压力＝0.5876、a外挤力＝0.3234、a拉应力＝0.089；

因此对应力因素的综合评价为：

4)地质因素的综合评价

①套管腐蚀的综合评价

由表5中数据可知，套管的腐蚀程度评价结果为一般；

由表6可知相应评价向量为：b套管腐蚀＝(0,0.2,0.6,0.2,0)；

②套管所受地应力的综合评价

由表5中数据可知，套管所处地应力条件评价结果为一般；

由表6可知相应评价向量为：b地应力＝(0,0.2,0.6,0.2,0)；

③套管所处地域地震情况的综合评价

由表5中数据可知，套管所处地域地震情况评价结果为极好；

由表6可知相应评价向量为：b地震＝(0.95,0.05,0,0,0)；

④地质因素的综合评价

根据表1查得相应的权重为：

a套管腐蚀＝0.7396、a地应力＝0.0938、a地震＝0.1666；

因此对地质因素的综合评价为：

5)套管安全可靠性评价

根据表1查得相应的权重为：

a钻井因素＝0.1818、a开采因素＝0.3636、a应力因素＝0.3636、a地质因素＝0.0909；

因此对套管的安全可靠性评价结果为：

6)计算结果分析

S5、划分可靠度等级，并根据计算出的可靠度查询对应的可靠度等级，从而得到油气井套管可靠性评价的结果。

本实施例将可靠度的取值范围[0,1]划分五个离散值，即1.0,0.8,0.6, 0.4,0.2,然后可根据加权平均法计算该套管的整体安全可靠度：本实施例中，当所有参数均处于极好状态时，Vmax＝0.98；当所有参数均处于极差状态时， Vmin＝0.22,。因此在这个范围内将可靠度划分等级如表7所示：

表7 套管安全可靠度评价表

可靠度，V	>0.82	0.67～0.82	0.52～0.67	0.37～0.53	<0.37
						评价	极好	良好	一般	较差	极差

将步骤S4中计算出的可靠度与表7设定的可靠度等级对比，得出评价结果为良好，至此完成了油气井套管可靠性评价。

本发明所述的油气井套管可靠性评价方法通过影响因素的选取、评价体系的建立、权重计算以及指标和评价标准的设置，有效地对油气井套管的可靠性进行评价，可以得出客观有效的评价结果，为油气田井筒失效的防护与修复措施的提出做基础；选用钻井、开采、应力和地质因素四个一级因素，固井质量等9个二级因素和水泥环性能等15个三级因素，对三级因素进行了极好、良好、一般、较差和极差五个等级划分，建立了相应的评价标准和指标；运用专家调查法和层次分析法计算出各级情景的权重。建立了基于模糊综合的油气井套管可靠性评价模型，利用模糊综合评价法来逐级计算，得出套管可靠性等级，使得评价结果更加客观有效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种油气井套管可靠性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选取油气井套管可靠性的影响因素，并将相应影响因素分层次划分，以构建油气井套管可靠性评价体系；

S2、计算构建的油气井套管可靠性评价体系中各个影响因素的权重；

S3、制定每个影响因素的评价指标，并根据建立的影响因素的评价指标构建影响因素的可靠性评价标准；

S4、根据每个影响因素的可靠性评价标准对每个影响因素进行评价，并根据评价结果以及每个影响因素的权重计算出油气井套管的可靠度；

其中，步骤S1进一步包括：

S11、采用文献调研、案例分析和专家调查法，选取钻井因素、开采因素、应力因素和地质因素作为第一层影响因素；

S12、针对钻井因素、开采因素、应力因素和地质因素，选取对应于第一层影响因素的第二层影响因素和第三层影响因素；

所述步骤S2进一步包括：采用专家调查法和层次分析法计算第一层影响因素、第二层影响因素和第三层影响因素的权重；

所述步骤S12进一步包括：选取钻井因素中的固井质量和套管磨损作为钻井因素的第二层影响因素，选取水泥环性能、套管偏心度和水泥环缺失作为固定质量的第三层影响因素；选取射孔参数、地质出砂和稠油热采作为开采因素的第二层影响因素，选取相位角、孔径和孔密作为射孔参数的第三层影响因素，选取出砂量作为地层出砂和稠油热采的第三层影响因素；选取安全系数作为应力因素的第二层影响因素，选取抗内压、抗外压和抗拉作为安全系数的第三层影响因素；选取套管腐蚀、地应力和地层活动作为地质因素的第二层影响因素，选取应力比值和地震情况分别作为地应力和地震情况的第三层影响因素。

2.根据权利要求1所述的油气井套管可靠性评价方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：

S31、针对选取的各个影响因素制定需要划分的等级以及对应于各个等级的评价指标；

S32、根据行业标准和专家经验建立针对每个影响因素各个等级的评价指标的可靠性评价标准；

S33、制定对应于每个评价指标的评价向量。

3.根据权利要求2所述的油气井套管可靠性评价方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：

S41、根据每个影响因素的可靠性评价标准对每个影响因素进行评价以得到每个影响因素的评价结果；

S42、将每个影响因素的评价结果转化为评价向量；

S43、根据每个影响因素的评价向量和对应的权重，利用模糊数学的计算方法计算得出油气井套管可靠性度。

4.根据权利要求1-3任一项中所述的油气井套管可靠性评价方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S5、划分可靠度等级，并根据计算出的可靠度查询对应的可靠度等级，从而得到油气井套管可靠性评价的结果。

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