CN111783297A - 一种考虑apb效应的深水探井套管强度校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，包括以下步骤：1)根据现场地质基础数据及深水探井井身结构设计，确定进行套管最大环空压力预测计算的参数；2)根据深水探井的套管材料及尺寸，确定进行套管强度计算的参数；3)根据现有套管强度校核公式，对深水探井各层套管进行强度校核计算；4)根据现有深水高温高压井环空压力预测方法，确定探井转为开发井后各层环空可能产生的最大环空压力；5)将步骤3)中计算得到的各层套管强度与步骤4)预测得到的各层环空最大环空压力进行比较，根据结果选着是都更换材质，直至满足强度要求，保证安全生产。

Description

一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法

技术领域

本发明属于油气开采领域，具体的说，涉及一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法。

背景技术

海洋油气资源作为陆地油气资源的战略接替区，具有潜力大、储量高的特点。近年来，全球海洋油气勘探开发步伐明显加快，随着海洋油气勘探新技术的不断应用和日臻成熟，全球已进入深水油气开发阶段。

同陆地及其他浅水干井不同，深水油气井在水深因素的影响下，监测、控制套管环空压力的难度较大，同时生产作业中由于油气井的温度和压力较高，造成井筒的温度整体升高，出现环空流体及密闭套管的体积膨胀，在套管的环空内出现附压，产生环空压力累积(AnnularPressureBuildup，APB)。环空容积、环空温度及流体进出等是影响环空压力的主要因素。在具体的生产实践中，油套环空(以下称之为“A环空”)的压力通过人为调控，可由释放阀门将其释放出来，但是对于油层套管与中间套管(以下称之为“B环空”)、中间套管与表层套管(以下称之为“C环空”)的环空压力尚无有效调控方法，常导致套管在较高井筒的环空压力作用下出现破坏和损毁现象。

为高效开发深水油气，降低成本投入，深水勘探开发一体化策略被提出，深水探井转开发井技术是深水勘探开发一体化中的重要环节。一般来说，深水探井的B、C环空水泥返高不至泥面，留有环形空间。后期转为开发井的整个过程中环空压力会经历多个井筒状态，包括探井钻井阶段，探井弃井后长期闲置阶段，转开发井完井重入阶段，生产阶段，井筒在各阶段所处的工况条件和温压环境不同，环空压力变化较大。在环空压力的不断变化下，深水探井原有套管强度能否满足后期转为开发井安全生产的需求成为值得关注的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，包括以下步骤：

1)根据现场地质基础数据及深水探井井身结构设计，确定进行套管最大环空压力预测计算的参数；

2)根据深水探井的套管基础参数，确定进行套管强度计算的参数；

3)根据现有套管强度校核公式，对深水探井各层套管进行强度校核计算；

4)根据现有深水高温高压井环空压力预测方法，确定探井转为开发井后各层环空可能产生的最大环空压力；

5)将步骤3)中计算得到的各层套管强度与步骤4)预测得到的各层环空最大环空压力进行比较；当套管强度大于最大环空压力，说明深水探井所选套管能够满足转为开发井安全生产的需要；当套管强度小于或等于最大环空压力，说明深水探井所选套管不能满足转为开发井安全生产的需要，更换套管材料，重复步骤2)-5)至套管强度大于最大环空压力。

优选地，上述步骤1)中，所述地质基础数据包括地层温度梯度、井底温度和海底温度，所述探井井身结构设计包括套管下入深度和下入层次以及套管的材料参数，所述套管的材料参数包括套管钢级、尺寸和壁厚，进行套管最大环空压力计算的参数包括温度变化量、环空体积以及环空体积的变化量。

优选地，上述步骤2)中，所述套管基础参数包括套管的屈服强度、套管外径和套管壁厚。

优选地，上述步骤3)中套管强度校核计算包括套管抗内压强度和套管抗外挤强度的校核计算；

套管抗内压强度(P_bo)校核计算公式如下：

式中，P_bo为套管单轴抗内压强度，MPa；Y_P是套管材料的屈服强度，MPa；t为套管壁厚，mm；D_c为套管外径，mm；

套管抗外挤强度(P_co)随套管径厚比(D_c/t)的不同，分为屈服挤毁、塑性挤毁、过渡挤毁和弹性挤毁四个阶段，四种挤毁形式的判断条件如下：

①套管屈服挤毁强度：

当(D_c/t)≤(D_c/t)_yp时，

其中，

式中，D_c为套管外径，mm；t为套管壁厚，mm；(D_c/t)_yp为屈服和塑性挤毁分界点上的径厚比值；P_co为套管单轴抗外挤强度，MPa；Y_p为套管材料的屈服强度，MPa；参数A、B、C均为套管尺寸和屈服强度相关的系数；

参数A计算式：A＝2.8762+0.10679×10^-5K+0.21301×10^-10K²-1.53132×10^-16K³；

参数B计算式：B＝0.026233+0.50609×10^-6K；

参数C表达式：C＝-465.93+0.03086K-0.10483×10^-7K²+0.36989×10^-13K³；

其中，K＝Y_P/6.894757；

②套管塑性挤毁强度：

当(D_c/t)_yp≤(D_c/t)≤(D_c/t)_pt时：

其中，

式中，(D_c/t)_pt为塑性与过渡挤毁分界点上的径厚比值；参数F、G为套管尺寸和屈服强度相关的系数；

参数F计算式：

参数G表达式：G＝F(B/A)；

③套管过渡挤毁强度：

当(D_c/t)_pt≤(D_c/t)≤(D_c/t)_te时：

其中，

式中，(D_c/t)_te为过渡和弹性挤毁的分界点上的径厚比值；

④套管弹性挤毁强度：

当(D_c/t)_te≤(D_c/t)时；

优选地，上述步骤4)中深水探井转为开发井后可能产生最大环空压力预测计算方法为，将环空区域沿轴向方向划分成多个环空微元段，分别计算每段环空微元段的最大环空压力，所述多个环空微元段的最大环空压力中绝对值最大的即为环空区域的最大环空压力。

优选的，套管最大环空压力预测的基础是环空压力，体积和温度的关系，即PVT状态方程，对该方程求偏微分可得：

式中，ΔP为环空压力变化量，MPa；ΔT为环空温度变化量，℃；α_l为环空流体热膨胀系数，℃^-1；κ_T为环空流体等温压缩系数，MPa^-1；V_ann为环空体积，m³；ΔV_ann为环空体积的变化量，m³；V_f为环空流体体积，m³；ΔV_f为环空流体体积的变化量，m³；

基于上述方程，第i段环空微元段内的最大环空压力可以通过如下方法计算，以下各部分内容均是基于第i段环空微元段内做出的计算与分析：

对于已经弃井一定时间的深水探井来说，各层环空的温度与地层温度趋于一致，考虑转为开发井生产后的温度变化的极限情况，即井筒温度始终保持井底温度最大，则环空温度变化量ΔT的计算公式为：

ΔT_i＝T_wd-(T_sd+βΔx_i) (7)

式中，ΔT_i为第i段环空微元段的温度变化量，℃；T_wd为井底温度，℃；T_sd为海底温度，℃；β为地层温度梯度，℃/m；Δx_i为第i段环空微元段长度，m；

由于套管环空为密闭空间，环空内流体体积无变化，ΔV_f为零。套管环空体积的变化由套管和环空流体热膨胀或压缩引起，主要包括4个部分：

①套管径向热膨胀引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B1＝∑π[(r_1o+u_1o)²-r_1o ²]Δx_i (8)

其中，

式中，ΔV_B1为油层套管径向热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_1o为油层套管外径，m；r_1i为油层套管内径，m；u_1o为油层套管热膨胀引起的径向位移，m；α_c为套管热膨胀系数，℃^-1；μ为套管泊松比；

中间套管：

ΔV_C1＝∑π[(r_2o+u_2o)²-r_2o ²]Δx_i (9)

其中，

式中，ΔV_C1为中间套管径向热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_2o为中间套管外径，m；r_2i为中间套管内径，m；u_2o为中间套管热膨胀引起的径向位移，m；

②套管在内外压作用下所引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B2＝∑π[(r_1o+u_1o)²-(r_1o+u_1o+u_1o′)²]Δx_i (10)

其中，

式中，ΔV_B2为油层套管在内外压作用下引起的环空体积变化量，m³；u_1o′为油层套管在内外压作用下引起的径向位移，m；E为套管弹性模量，MPa；ΔP_Bi为第i段B环空压力变化量，MPa；

中间套管：

其中，

式中，ΔV_C2为中间套管在内外压作用下引起的环空体积变化量，m³；u_2o′为中间套管在内外压作用下引起的径向位移，m；ΔP_Ci为C环空第i段压力变化量，MPa；

③环空流体热膨胀引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B3＝α_l·π·(r_2i ²-r_1o ²)ΔTΔx_i (12)

式中，ΔV_B3为B环空流体热膨胀引起的环空体积变化量，m³；

中间套管：

ΔV_C3＝α_l·π·(r_3i ²-r_2o ²)ΔTΔx_i (13)

式中，ΔV_C3为C环空流体热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_3i为表层套管内径，m；

④环空流体压缩引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B4＝κ_T·π·(r_2i ²-r_1o ²)ΔPΔx_i (14)

式中，ΔV_B4为B环空流体压缩引起的环空体积变化量，m³；

中间套管：

ΔV_C4＝κ_T·π·(r_3i ²-r_2o ²)ΔPΔx_i (15)

式中，ΔV_C4为C环空流体压缩引起的环空体积变化量，m³；

第i段环空微元段B环空总的体积变化量为；

ΔV_Bi＝-ΔV_B1+ΔV_B2+ΔV_B3-ΔV_B4 (16)

第i段环空微元段C环空总的体积变化量为；

ΔV_Ci＝-ΔV_C1+ΔV_C2+ΔV_C3-ΔV_C4 (17)

第i段环空微元段的B环最大环空压力为：

第i段环空微元段的C环最大环空压力为：

其中，

P_hi为第i个环空微元深度处的静水压力，P_hi＝ρgL。

本发明的有益效果在于：本发明的考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，根据深水高温高压探井的地质基础数据以及井身结构，确定转为开发井投入生产后可能产生的最大环空压力，将所得计算结果与现有的套管强度校核公式结合，判断套管发生损坏的可能，进而优化设计套管类型，为深水探井转开发井套管材质以及尺寸选择提供技术依据，以保证后期安全生产的要求。

附图说明

图1是本发明的整体流程示意图；

图2是某深水探井井身结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供了一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其包括以下步骤：

1)根据现场地质基础数据及深水探井井身结构设计，确定进行套管最大环空压力预测计算的参数：

地质基础数据包括地层温度梯度、井底温度和海底温度，探井井身结构设计包套管下入深度和下入层次以及套管的材料参数包括套管钢级、尺寸和壁厚，从而确定进行套管最大环空压力计算的温度变化量ΔT、环空体积V_ann以及环空体积的变化量ΔV_ann等计算参数；

2)根据现场深水探井的套管材料以及尺寸，包括套管的最小屈服强度Y_P，套管外径D_c与壁厚t，从而确定进行套管强度计算的参数；

3)根据现有的套管强度校核公式，计算得到深水探井套管的抗内压强度P_bo和抗外挤强度P_co；

套管抗内压强度P_bo计算公式如下：

式中，P_bo为套管单轴抗内压强度，MPa；Y_P是套管材料的屈服强度，MPa；t为套管壁厚，mm；D_c为套管外径，mm；

套管抗外挤强度P_co随套管径厚比的不同，分为屈服挤毁、塑性挤毁、过渡挤毁和弹性挤毁四个阶段，四种挤毁形式的判断条件如下：

①套管屈服挤毁强度：

当(D_c/t)≤(D_c/t)_yp时，

其中，

式中，D_c为套管外径，mm；t为套管壁厚，mm；(D_c/t)_yp为屈服和塑性挤毁分界点上的径厚比值；P_co为套管单轴抗外挤强度，MPa；Y_p为套管材料的最小屈服强度，MPa；参数A、B、C均为套管尺寸和屈服强度相关的系数；

参数A计算式：A＝2.8762+0.10679×10^-5K+0.21301×10^-10K²-1.53132×10^-16K³；

参数B计算式：B＝0.026233+0.50609×10^-6K；

参数C表达式：C＝-465.93+0.03086K-0.10483×10^-7K²+0.36989×10^-13K³；

其中，K＝Y_P/6.894757；

②套管塑性挤毁强度：

当(D_c/t)_yp≤(D_c/t)≤(D_c/t)_pt时：

其中，

式中，(D_c/t)_pt为塑性与过渡挤毁分界点上的径厚比值；参数F、G为套管尺寸和屈服强度相关的系数；

参数F计算式：

参数G表达式：G＝F(B/A)；

③套管过渡挤毁强度：

当(D_c/t)_pt≤(D_c/t)≤(D_c/t)_te时：

其中，

式中，(D_c/t)_te为过渡和弹性挤毁的分界点上的径厚比值

④套管弹性挤毁强度：

当(D_c/t)_te≤(D_c/t)时；

4)根据现有深水高温高压井环空压力预测方法，确定探井转为开发井后B、C环空可能产生的最大环空压力；将环空区域沿轴向方向划分成多个环空微元段，分别计算每段环空微元段内的B、C环空的最大环空压力，所述多个环空微元段的最大环空压力中绝对值最大的即为环空区域的最大环空压力。

套管最大环空压力预测的基础是环空压力，体积和温度的关系，即PVT状态方程，对该方程求偏微分可得：

式中，ΔP为环空压力变化量，MPa；ΔT为环空温度变化量，℃；α_l为环空流体热膨胀系数，℃^-1；κ_T为环空流体等温压缩系数，MPa^-1；V_ann为环空体积，m³；ΔV_ann为环空体积的变化量，m³；V_f为环空流体体积，m³；ΔV_f为环空流体体积的变化量，m³；

对于已经弃井一定时间的深水探井来说，各层环空的温度与地层温度趋于一致，考虑转为开发井生产后的温度变化的极限情况，即井筒温度始终保持井底温度最大，则环空温度变化量ΔT的计算公式为：

ΔT_i＝T_wd-(T_sd+βΔx_i) (7)

式中，ΔT_i为第i段环空微元段的温度变化量，℃；T_wd为井底温度，℃；T_sd为海底温度，℃；β为地层温度梯度，℃/m；Δx_i为第i段环空微元段长度，m；

由于套管环空为密闭空间，环空内流体体积无变化，ΔV_f为零。套管环空体积的变化由套管和环空流体热膨胀或压缩引起，主要包括4个部分：

①套管径向热膨胀引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B1＝∑π[(r_1o+u_1o)²-r_1o ²]Δx_i (8)

其中，

式中，ΔV_B1为油层套管径向热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_1o为油层套管外径，m；r_1i为油层套管内径，m；u_1o为油层套管热膨胀引起的径向位移，m；α_c为套管热膨胀系数，℃^-1；μ为套管泊松比；

中间套管：

ΔV_C1＝∑π[(r_2o+u_2o)²-r_2o ²]Δx_i (9)

其中，

式中，ΔV_C1为中间套管径向热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_2o为中间套管外径，m；r_2i为中间套管内径，m；u_2o为中间套管热膨胀引起的径向位移，m；

②套管在内外压作用下所引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B2＝∑π[(r_1o+u_1o)²-(r_1o+u_1o+u_1o′)²]Δx_i (10)

其中，

式中，ΔV_B2为油层套管在内外压作用下引起的环空体积变化量，m³；u_1o′为油层套管在内外压作用下引起的径向位移，m；E为套管弹性模量，MPa；ΔP_Bi为第i段B环空压力变化量，MPa；

中间套管：

其中，

式中，ΔV_C2为中间套管在内外压作用下引起的环空体积变化量，m³；u_2o′为中间套管在内外压作用下引起的径向位移，m；ΔP_Ci为C环空第i段压力变化量，MPa；；

③环空流体热膨胀引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B3＝α_l·π·(r_2i ²-r_1o ²)ΔTΔx_i (12)

式中，ΔV_B3为B环空流体热膨胀引起的环空体积变化量，m³；

中间套管：

ΔV_C3＝α_l·π·(r_3i ²-r_2o ²)ΔTΔx_i (13)

式中，ΔV_C3为C环空流体热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_3i为表层套管内径，m；

④环空流体压缩引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B4＝κ_T·π·(r_2i ²-r_1o ²)ΔPΔx_i (14)

式中，ΔV_B4为B环空流体压缩引起的环空体积变化量，m³；

中间套管：

ΔV_C4＝κ_T·π·(r_3i ²-r_2o ²)ΔPΔx_i (15)

式中，ΔV_C4为C环空流体压缩引起的环空体积变化量，m³；

B环空总的体积变化量为；

ΔV_B＝-ΔV_B1+ΔV_B2+ΔV_B3-ΔV_B4 (16)

C环空总的体积变化量为；

ΔV_C＝-ΔV_C1+ΔV_C2+ΔV_C3-ΔV_C4 (17)

第i段环空微元段B环空总的体积变化量为；

ΔV_Bi＝-ΔV_B1+ΔV_B2+ΔV_B3-ΔV_B4 (16)

第i段环空微元段C环空总的体积变化量为；

ΔV_Ci＝-ΔV_C1+ΔV_C2+ΔV_C3-ΔV_C4 (17)

第i段环空微元段的B环最大环空压力为：

第i段环空微元段的C环最大环空压力为：

其中，

P_hi为第i个环空微元深度处的静水压力，P_hi＝ρgL。

将环空由下向上微元分段，根据上述方法可以求出每个环空微元段的环空压力变化ΔP_i，最终通过逐段累加的方法确定可能产生的最大环空压力。

5)将步骤3)中计算得到的各层套管强度与步骤4)预测得到的各层环空最大环空压力进行比较，当套管强度大于最大环空压力，说明深水探井所选套管能够满足转为开发井安全生产的需要；当套管强度小于或等于最大环空压力，说明深水探井所选套管不能满足转为开发井安全生产的需要，应更换不同材料、更高钢级或壁厚的套管，从步骤2)重新进行校核计算，直至满足强度要求，保证安全生产。

下面以具体实施例对本发明作以说明：

某深水探井井身结构如附图2所示，由内到外一次包括油层套管、中间套管、表层套管和导管，海底温度为4℃，地温梯度为4℃/100m；探井的油层套管和中间套管均采用P110钢，最小屈服强度为758MPa，其中油层套管外径为244.5mm，壁厚为13.8mm；中间套管外径339.7mm，壁厚为12.2mm；

将上述参数带入式(1)中，计算得到套管的抗内压强度结果如下：

油层套管：

中间套管：

确定油层套管与中间套管的径厚比：

油层套管：(D_c/t)＝(244.5/13.8)＝17.7；

中间套管：(D_c/t)＝(339.7/12.2)＝27.8；

确定参数K、A、B、C、F、G的值分别为：

K＝Y_P/6.894757＝110；

A＝2.8762+0.10679×10^-5K+0.21301×10^-10K²-1.53132×10^-16K³＝3.04；

B＝0.026233+0.50609×10^-6K＝0.08；

C＝-465.93+0.03086K-0.10483×10^-7K²+0.36989×10^-13K³＝2851.06；

G＝F(B/A)＝0.06；

根据所得参数A、B、C、F和G，判定油层套管和中间套管的挤毁形式，即：

油层套管：

则说明油层套管处于过渡挤毁阶段，应采用公式(4)计算油层套管的塑性挤毁强度：

中间套管：

则说明中间套管处于弹性挤毁阶段，应采用公式(5)计算中间套管的弹性挤毁强度：

根据附图2所示的深水探井井身结构，将环空由固井水泥面至井口分段累加求解，每个环空微元段Δx_i取100m，则可求得不同深度位置上的环空压力，最后逐段累加预测可能产生的最大环空压力；

以B环空第一个微元段求解为例作计算说明：

固井水泥面深度3223.08m，第一个微元段深度3123.08m处的温度变化量为：

ΔT_i＝T_wd-(T_sd+βΔx_i)＝7.08℃；

套管热膨胀系数α_c取0.000013℃^-1，环空流体热膨胀系数α_l取0.0002068℃^-1，环空流体等温压缩系数κ_T取0.000459MPa^-1，套管弹性模量E取210000MPa，泊松比μ取0.3；

根据上述计算参数，该环空微元段套管径向热膨胀引起的径向位移为：

该环空微元段套管径向热膨胀引起的环空体积变化量为：

该环空微元段套管径向在内外压作用下引起的径向位移：

该环空微元段套管在内外压作用下引起的环空体积变化量为：

该环空微元段流体热膨胀引起的环空体积变化：

该环空微元段流体压缩引起的环空体积变化：

该环空微元段总的体积变化量为：

环空密封完整，ΔV_f＝0，根据上述计算结果得到该环空微元段压力变化为；

该环空微元深度处的静水压力为：

P_h＝ρgL＝31.23MPa；

从而得到该环空微元段的最终环空压力为：

依照上述计算方法由下至上依次分段计算累加即可得到B环空全段的最大环空压力预测值，其结果为

因此，该深水探井油层套管的抗外挤强度为50.6MPa，中间套管的抗内压强度为47.6MPa，取套管抗外挤安全系数为1.2，抗内压安全系数为1.1，比较B环空预测最大环空压力值47.57MPa，套管未能满足强度要求，说明该深水探井后期转为开发井后，套管会发生损坏，影响油气生产的顺利进行，应更换屈服强度更高的Q125钢材。

按照上述方法计算其他层套管的强度校核及C环空最大环空压力的预测，结果表明，其他层套管的强度满足安全需求，无需更换，由于计算过程与上面的计算方法相同，只做数据的替换，考虑篇幅的原因在此就不一一赘述了。

Claims (8)

1.一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据现场地质基础数据及深水探井井身结构设计，确定进行套管最大环空压力预测计算的参数；

2)根据深水探井的套管基础参数，确定进行套管强度计算的参数；

3)根据现有套管强度校核公式，对深水探井各层套管进行强度校核计算；

4)根据现有深水高温高压井环空压力预测方法，确定探井转为开发井后各层环空可能产生的最大环空压力；

5)将步骤3)中计算得到的各层套管强度与步骤4)预测得到的各层环空最大环空压力进行比较，当套管强度大于最大环空压力，说明深水探井所选套管能够满足转为开发井安全生产的需要；当套管强度小于等于最大环空压力，说明深水探井所选套管不能满足转为开发井安全生产的需要，更换套管材料，重复步骤2)-5)至套管强度大于最大环空压力。

2.如权利要求1所述的一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述地质基础数据包括地层温度梯度、井底温度和海底温度，所述探井井身结构设计包括套管下入深度和下入层次以及套管的材料参数，所述套管的材料参数包括套管钢级、尺寸和壁厚，进行套管最大环空压力计算的参数包括温度变化量、环空体积以及环空体积的变化量。

3.如权利要求1所述的一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述套管基础参数包括套管的屈服强度、套管外径和套管壁厚。

4.如权利要求1所述的一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于：上述步骤3)中套管强度校核计算包括套管抗内压强度和套管抗外挤强度的校核计算。

5.如权利要求4所述的一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于：

所述套管抗内压强度校核计算公式如下：

式中，P_bo为套管单轴抗内压强度，MPa；Y_P是套管材料的屈服强度，MPa；t为套管壁厚，mm；D_c为套管外径，mm。

6.如权利要求4所述的一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于：所述套管抗外挤强度随套管径厚比(D_c/t)的不同，分为屈服挤毁、塑性挤毁、过渡挤毁和弹性挤毁四个阶段，四种挤毁形式的判断条件如下：

①套管屈服挤毁强度：

当(D_c/t)≤(D_c/t)_yp时，

其中，

式中，D_c为套管外径，mm；t为套管壁厚，mm；(D_c/t)_yp为屈服和塑性挤毁分界点上的径厚比值；P_co为套管单轴抗外挤强度，MPa；Y_p为套管材料的最小屈服强度，MPa；参数A、B、C均为套管尺寸和屈服强度相关的系数；

参数A计算式：A＝2.8762+0.10679×10^-5K+0.21301×10^-10K²-1.53132×10^-16K³；

参数B计算式：B＝0.026233+0.50609×10^-6K；

参数C表达式：C＝-465.93+0.03086K-0.10483×10^-7K²+0.36989×10^-13K³；

其中，K＝Y_P/6.894757；

②套管塑性挤毁强度：

当(D_c/t)_yp≤(D_c/t)≤(D_c/t)_pt时：

其中，

式中，(D_c/t)_pt为塑性与过渡挤毁分界点上的径厚比值；参数F、G为套管尺寸和屈服强度相关的系数；

参数F计算式：

参数G表达式：G＝F(B/A)；

③套管过渡挤毁强度：

当(D_c/t)_pt≤(D_c/t)≤(D_c/t)_te时：

其中，

式中，(D_c/t)_te为过渡和弹性挤毁的分界点上的径厚比值；

④套管弹性挤毁强度：

当(D_c/t)_te≤(D_c/t)时；

7.如权利要求1所述的一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于，上述步骤4)中深水探井转为开发井后可能产生最大环空压力预测计算方法为，将环空区域沿轴向方向划分成多个环空微元段，分别计算每段环空微元段的最大环空压力，所述多个环空微元段的最大环空压力中绝对值最大的即为环空区域的最大环空压力。

8.如权利要求7所述的一种考虑APB效应的深水探井套管强度校核方法，其特征在于，基于上述方程，其中一个环空微元段，第i段环空微元段的最大环空压力可以通过如下方法计算：

对于已经弃井一定时间的深水探井来说，各层环空的温度与地层温度趋于一致，考虑转为开发井生产后的温度变化的极限情况，即井筒温度始终保持井底温度最大，则环空温度变化量ΔT的计算公式为：

ΔT_i＝T_wd-(T_sd+βΔx_i) (7)

式中，ΔT_i为第i段环空微元段的温度变化量，℃；T_wd为井底温度，℃；T_sd为海底温度，℃；β为地层温度梯度，℃/m；Δx_i为第i段环空微元段长度，m；

由于套管环空为密闭空间，环空内流体体积无变化，ΔV_f为零。套管环空体积的变化由套管和环空流体热膨胀或压缩引起，主要包括4个部分：

①套管径向热膨胀引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B1＝∑π[(r_1o+u_1o)²-r_1o ²]Δx_i (8)

其中，

式中，ΔV_B1为油层套管径向热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_1o为油层套管外径，m；r_1i为油层套管内径，m；u_1o为油层套管热膨胀引起的径向位移，m；α_c为套管热膨胀系数，℃^-1；μ为套管泊松比；

中间套管：

其中，

式中，ΔV_C1为中间套管径向热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_2o为中间套管外径，m；r_2i为中间套管内径，m；u_2o为中间套管热膨胀引起的径向位移，m；

②套管在内外压作用下所引起的环空体积变化：

油层套管：

其中，

式中，ΔV_B2为油层套管在内外压作用下引起的环空体积变化量，m³；u_1o′为油层套管在内外压作用下引起的径向位移，m；E为套管弹性模量，MPa；ΔP_Bi为第i段B环空压力变化量，MPa；

中间套管：

其中，

式中，ΔV_C2为中间套管在内外压作用下引起的环空体积变化量，m³；u_2o′为中间套管在内外压作用下引起的径向位移，m；ΔP_Ci为C环空第i段压力变化量，MPa；

③环空流体热膨胀引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B3＝α_l·π·(r_2i ²-r_1o ²)ΔTΔx_i (12)

式中，ΔV_B3为B环空流体热膨胀引起的环空体积变化量，m³；

中间套管：

ΔV_C3＝α_l·π·(r_3i ²-r_2o ²)ΔTΔx_i (13)

式中，ΔV_C3为C环空流体热膨胀引起的环空体积变化量，m³；r_3i为表层套管内径，m；

④环空流体压缩引起的环空体积变化：

油层套管：

ΔV_B4＝κ_T·π·(r_2i ²-r_1o ²)ΔPΔx_i (14)

式中，ΔV_B4为B环空流体压缩引起的环空体积变化量，m³；

中间套管：

ΔV_C4＝κ_T·π·(r_3i ²-r_2o ²)ΔPΔx_i (15)

式中，ΔV_C4为C环空流体压缩引起的环空体积变化量，m³；

第i段环空微元段B环空总的体积变化量为；

ΔV_Bi＝-ΔV_B1+ΔV_B2+ΔV_B3-ΔV_B4 (16)

第i段环空微元段C环空总的体积变化量为；

ΔV_Ci＝-ΔV_C1+ΔV_C2+ΔV_C3-ΔV_C4 (17)

第i段环空微元段的B环最大环空压力为：

第i段环空微元段的C环最大环空压力为：

其中，

P_hi为第i个环空微元深度处的静水压力。

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