CN113204836A - 一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，包括以下步骤：确定水下管线系统中生产流体流动时产生段塞流位置；收集并整理水下管线系统中的设计基础数据；建立段塞流追踪模型；将设计基础数据输入至段塞流追踪模型中，并输出段塞流数据；对段塞流数据进行技术处理，得出段塞流用于疲劳分析的分析数据。本发明的跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法可提前预估跨接管段塞流疲劳损坏程度，并确定其设计寿命是否满足使用要求，同时可推广至井身距离更深、跨接管长度更长、跨接管数量更多的深水油气田开发项目，有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及海洋石油工程技术领域，具体而言，特别涉及一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法。
背景技术
深水采油树通过跨接管与水下管汇相连接，油藏生产流体通过井筒、水下采油树、跨接管、水下管汇、海底管道和深水立管回接下游支持平台进行处理。油藏生产流体在井筒内流动时，根据其气液比、配产和温度压力等参数变化，会在井筒内形成段塞流，段塞流进入跨接管造成应力疲劳，影响跨接管设计寿命和使用安全。
跨接管段塞流疲劳分析是验证跨接管设计寿命，保证水下生产设施本质运行安全的必要措施，随着深水油气田应用越来越广泛，跨接管段塞流疲劳分析的应用也愈发重要。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本发明需要提供一种提前预估跨接管段塞流疲劳损坏程度，并确定其设计寿命是否满足使用要求，同时可推广至井身距离更深、跨接管长度更长、跨接管数量更多的深水油气田开发项目，有广泛的应用前景的深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法。
本发明提供一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，包括以下步骤：
S1、确定水下管线系统中生产流体流动时产生段塞流位置；
S2、收集并整理所述水下管线系统中的设计基础数据；
S3、建立段塞流追踪模型；
S4、将所述设计基础数据输入至所述段塞流追踪模型中，并输出段塞流数据；
S5、对所述段塞流数据进行技术处理，得出段塞流用于疲劳分析的分析数据。
根据本发明的一个实施例，步骤S1中，所述水下管线系统包括依次连接的井筒、井下采油树、跨接管、水下管汇、海底管道、深水立管和平台管道，其中所述井筒的一端与油藏连接，其中所述段塞流为油藏中生产流体在所述井筒内流动所产生，并通过所述井下采油树进入呈M型的所述跨接管内。
根据本发明的一个实施例，步骤S2中，所述设计基础数据包括：所述水下管线系统中所述井筒和所述井下采油树的井身结构尺寸、所述油藏配产和气液比以及所述井下管线系统中的温度和压力等参数。
根据本发明的一个实施例，步骤S3中采用OLGA动态模拟软件建立所述段塞流追踪模型。
根据本发明的一个实施例，步骤S4中所述段塞流数据包括段塞流的长度、速度、密度。
根据本发明的一个实施例，步骤S5中，所述分析数据包括段塞流的平均密度、平均速度、平均长度和变化频率。
根据本发明的一个实施例，在步骤S5之后，还包括以下步骤：对所述跨接管复核其段塞流状态下的设计寿命，若跨接管段塞流引起的疲劳损坏在设计余量范围内，满足设计寿命要求则不采取保护措施；若段塞流疲劳引起的损坏超过设计余量，则需外增浮力块或使用软管跨接管。
本发明的深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其系统中包括油藏、井筒、水下采油树、跨接管及水下管汇等系统，跨接管在操作过程中会因内部流体长期处于段塞流状态而造成应力疲劳，为保证油气田设计寿命内跨接管的安全运行，需要对跨接管段塞流疲劳进行分析，提前采取预防措施保证跨接管本质运行安全，根据油藏配产及温度压力、井身结构、跨接管构造建立流体段塞流分析模型，输出段塞流长度、速度、密度等参数数据，并根据经验对数据进行处理，以满足跨接管段塞流应力疲劳分析需要，使其设计寿命满足油气田开发需要，同时可推广至各深水油气田的开发项目，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是根据本发明的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法中水下管线系统的结构示意图。
图2是根据本发明的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法中跨接管内段塞流气液交替界面示意图。
图3是根据本发明的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法的步骤流程示意图。
附图标记：1-油藏；2-井筒；3-水下采油树；4-跨接管；5-水下管汇；6-海底管道；7-深水立管；8-平台管道。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图3所示，一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，包括以下步骤：
S100、确定水下管线系统中生产流体流动时产生段塞流位置：其中水下管线系统包括依次连接的井筒2、井下采油树3、跨接管4、水下管汇5、海底管道6、深水立管7和平台管道8，其中井筒的一端与油藏1连接，其中段塞流为油藏中生产流体在井筒内流动所产生，并通过井下采油树进入呈M型的跨接管内，即跨接管连接井下采油树和水下管汇，油藏1内生产流体在地层压力驱动下经过井筒2进入水下采油树3，生产流体在井筒2内流动时易产生段塞流，段塞流通过跨接管4进入水下管汇5和海底管道6，最终通过深水立管7达到平台管道8，段塞流在跨接管4内流动时，由于跨接管4一般为“M”型结构，段塞流易在弯头处产生疲劳损坏，影响跨接管4设计寿命和平稳运行；
S200、收集并整理水下管线系统中的设计基础数据：设计基础数据包括：水下管线系统中井筒2和井下采油树3的井身结构尺寸、油藏1配产和气液比以及井下管线系统中的温度和压力等参数；
S300、建立段塞流追踪模型，采用OLGA动态模拟软件建立段塞流追踪模型，分析跨接管4在段塞流作用下设计寿命是否满足油气田开发年限要求；
S400、将设计基础数据输入至段塞流追踪模型中，并输出段塞流数据，其中段塞流数据包括段塞流的长度、速度、密度等相关参数；
S500、对段塞流数据进行技术处理，得出段塞流用于疲劳分析的分析数据，该分析数据包括段塞流的平均密度、平均速度、平均长度和变化频率。
本发明的深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其系统中包括油藏1、井筒2、水下采油树3、跨接管4及水下管汇5等系统，跨接管4在操作过程中会因内部流体长期处于段塞流状态而造成应力疲劳，为保证油气田设计寿命内跨接管4的安全运行，需要对跨接管4段塞流疲劳进行分析，提前采取预防措施保证跨接管本质运行安全，根据油藏1配产及温度压力、井身结构、跨接管4构造建立流体段塞流分析模型，输出段塞流长度、速度、密度等参数数据，并根据经验对数据进行处理，以满足跨接管段塞流应力疲劳分析需要，使其设计寿命满足油气田开发需要，同时可推广至各深水油气田的开发项目，具有广泛的应用前景。
如图1至图3所示，在步骤S500之后，还包括以下步骤：对跨接管4复核其段塞流状态下的设计寿命，若跨接管4段塞流引起的疲劳损坏在设计余量范围内，满足设计寿命要求则不采取保护措施；若段塞流疲劳引起的损坏超过设计余量，则需外增浮力块或使用软管跨接管，以防止跨接管4损坏。
如图1至图3所示，本发明的深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法的程序如下：
深水油气田水下采油树跨接管4为长度50m，直径8英寸即DN200管，为“M”构造跨接管，井身结构为水平井，井身长度3200m，井深1800m；单井配产为天然气100x104Sm3/d，凝析油132Sm3/d，生产水5Sm3/d；油藏压力38MPa,油藏温度95℃，水下采油树3、跨接管4内预充压力8Mpa，水下采油树3正常运行时，跨接管4内存在段塞流，在一定运行时间内，跨接管4弯头处易发生疲劳损坏，该点流体混合密度随时间发生变化，液段塞和气段塞长度、段塞流前端和尾端速度也随时间相应变化，根据运行时间内段塞流个数进行数据处理估算段塞流平均密度、平均速度、平均长度和变化频率，用于跨接管疲劳分析，其中油气田设计寿命为25年，根据上述数据计算得知跨接管4段塞流疲劳造成设备损坏需46年，则跨接管4壁厚和结构满足设计要求。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、确定水下管线系统中生产流体流动时产生段塞流位置；
S2、收集并整理所述水下管线系统中的设计基础数据；
S3、建立段塞流追踪模型；
S4、将所述设计基础数据输入至所述段塞流追踪模型中，并输出段塞流数据；
S5、对所述段塞流数据进行技术处理，得出段塞流用于疲劳分析的分析数据。
2.根据权利要求1所述的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其特征在于，步骤S1中，所述水下管线系统包括依次连接的井筒、井下采油树、跨接管、水下管汇、海底管道、深水立管和平台管道，其中所述井筒的一端与油藏连接，其中所述段塞流为油藏中生产流体在所述井筒内流动所产生，并通过所述井下采油树进入呈M型的所述跨接管内。
3.根据权利要求2所述的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其特征在于，步骤S2中，所述设计基础数据包括：所述水下管线系统中所述井筒和所述井下采油树的井身结构尺寸、所述油藏配产和气液比以及所述井下管线系统中的温度和压力等参数。
4.根据权利要求1所述的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其特征在于，步骤S3中采用OLGA动态模拟软件建立所述段塞流追踪模型。
5.根据权利要求2所述的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其特征在于，步骤S4中所述段塞流数据包括段塞流的长度、速度、密度。
6.根据权利要求1所述的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其特征在于，步骤S5中，所述分析数据包括段塞流的平均密度、平均速度、平均长度和变化频率。
7.根据权利要求1所述的一种深水跨接管段塞流疲劳分析数据估算方法，其特征在于，在步骤S5之后，还包括以下步骤：对所述跨接管复核其段塞流状态下的设计寿命，若跨接管段塞流引起的疲劳损坏在设计余量范围内，满足设计寿命要求则不采取保护措施；若段塞流疲劳引起的损坏超过设计余量，则需外增浮力块或使用软管跨接管。
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