CN114198095B - 井筒失效数据采集分析方法及其装置、存储介质 - Google Patents

井筒失效数据采集分析方法及其装置、存储介质 Download PDF

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CN114198095B CN202010897541.4A CN202010897541A CN114198095B CN 114198095 B CN114198095 B CN 114198095B CN 202010897541 A CN202010897541 A CN 202010897541A CN 114198095 B CN114198095 B CN 114198095B
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Abstract

本发明提供一种井筒失效数据采集方法及其装置、存储介质。该方法包括获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值；获取环形空间的环空压力；检测环形空间的参数数据组；根据参数数据组、流体温度变化平均值和环空压力，确定环形空间的液柱长度和气柱长度；获取油管泄漏点的内外侧压力比；若内外侧压力比未达到预设压力比，则返回执行步骤获取井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值；若内外侧压力比达到预设压力比，则根据获取到的多组环形空间的液柱长度和气柱长度，分析井筒压力变化规律和流体分布特征。本发明的方法可以对井筒失效后的压力变化规律和流体分布特征进行分析，为气井的设计、生产、管理和维修作业提供指导。

Description

井筒失效数据采集分析方法及其装置、存储介质
技术领域
本发明涉及石油开发技术，尤其涉及一种井筒失效数据采集分析方法及其装置、存储介质。
背景技术
气井的油管作为地层高温高压气体产出通道，所处环境和条件极为复杂，在应力、高温、高压和流体的腐蚀作用下，会发生完整性失效，如丝扣泄漏、腐蚀穿孔和应力开裂、乃至断裂等。油管完整性失效后，油管内的高温高压气体进入油管和套管之间的空间，并上浮聚集在井口处，进而改变了原有的井筒内部流体分布，引起井口高压，即引起持续环空压力。当井口的压力释放后，在压差的作用下气体会沿着气窜通道重新补充进环形空间，增加了生产成本和管理风险。
因此，有必要分析油管完整性失效后井筒的压力变化规律和流体分布特征。
发明内容
本发明提供一种井筒失效数据采集分析方法及其装置、存储介质，用以解决分析油管完整性失效后井筒的压力变化规律和流体分布特征的问题。
一方面，本发明提供一种井筒失效数据采集分析方法，包括：
获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值；
获取所述环形空间的环空压力；
检测所述环形空间的参数数据组，所述参数数据组包括所述环形空间的液柱初始体积、所述环形空间的液体等压膨胀系数、所述环形空间的横截面积、所述环形空间的液体等温压缩系数、所述环形空间的长度；
根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度；
获取油管泄漏点的内外侧压力比；
若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回执行步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值；
若所述内外侧压力比达到所述预设压力比，则根据获取到的多组所述环形空间的液柱长度和气柱长度，分析井筒压力变化规律和流体分布特征。
其中一项实施例中，所述根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度，包括：
根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力、所述液体等温压缩系数和所述横截面积确定所述液柱长度；
根据所述环形空间的长度和所述液柱长度的差值确定所述气柱长度。
其中一项实施例中，所述根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力、所述液体等温压缩系数和所述横截面积确定所述液柱长度，包括：
根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力和所述液体等温压缩系数确定第一参数；
根据所述第一参数和所述横截面积的比值确定所述液柱长度。
其中一项实施例中，所述根据所述第一参数和所述横截面积的比值确定所述液柱长度包括：
根据公式确定所述液柱长度，其中，hy代表所述环形空间的液柱长度；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积；ΔTaL代表所述流体温度变化平均值；αp代表所述液体等压膨胀系数；pan代表所述环空压力；KT代表所述液体等温压缩系数；Aa代表所述环形空间的横截面积。
其中一项实施例中，所述获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值，包括：
自井底至井口将所述油管等间距划分为I个分段，并用井筒分段编号值标记每个分段；
根据公式计算所述流体温度变化平均值；
其中，ΔTaL代表所述流体温度变化平均值；代表第i个分段对应的环形空间的流体温度；/>代表第i个分段对应的油管的初始地层温度；N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号。
其中一项实施例中，满足公式：
其中，代表所述第i个分段对应的环形空间的流体温度；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心到井筒外侧的径向热阻；代表所述第i个分段对应的油管的初始地层温度；TD代表无因次地层温度；λe代表地层导热系数；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至油管外侧的径向热阻；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至套管内侧的径向热阻；π代表圆周率。
其中一项实施例中，所述获取所述环形空间的环空压力包括：
根据公式Vag+VaL+ΔVaL＝Van计算所述环形空间的环空压力，其中，Van代表所述环形空间的总体积；其中，ΔVaL代表所述环形空间的液柱体积变化量；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积；Vag代表所述环形空间的气柱体积；
其中，Vag满足公式：
N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号；Vg x代表第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Vg x-1代表第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；ps代表标况压力；paL代表气体泄漏点处的外侧压力；Ts代表标况温度；Ta i代表所述环形空间的流体温度；
Vg x满足公式：
其中，QLg x-1代表第x-1个时间步长时油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率；Vg x代表第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Vg x-1代表第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Δt代表时间步长；
QLg满足公式：
CRE满足公式：
paL满足公式：
其中，
QLg代表所述油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率；Co代表流量系数；pfL代表气体泄漏点处的内侧压力；AL代表油管上泄漏点的当量面积；ρga代表所述环形空间的气体密度；kg代表气体的绝热指数；Mg代表气体摩尔质量；Zg代表油管内气体的压缩因子；R代表气体常数；TfL代表气体泄漏点处的温度；paL代表气体泄漏点处的外侧压力；CRE代表临界压力比；pan代表所述环形空间的环空压力；g代表重力加速度；ρL代表所述环形空间的液体密度；hL自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度；hg代表所述环形空间的气柱长度。
其中一项实施例中，TfL满足公式：
其中，TfL代表气体泄漏点处的温度；代表第i个分段对应的油管内的气体温度；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
Zg满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；Zg代表气体压缩因子；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
pfL满足公式：
其中，pfL代表气体泄漏点处的内侧压力；代表第i个分段对应的油管内气体压力；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度；/>代表第i个分段对应的油管内气体压力；g代表重力加速度；θ代表井斜角；fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速；/>代表第i个分段对应的油管的内径；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体的流速；
fi满足公式：
其中，fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数；Rai代表第i个分段对应的油管的粗糙度；代表第i个分段对应的油管的内径；μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度；/>代表第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；
满足公式：
其中，第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；Mg代表气体摩尔质量；R代表气体常数；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度；
满足公式：
其中，wf代表油管内的气体质量流量；代表第i个分段对应的油管内气体的密度；/>代表第i个分段对应的油管内横截面的面积；
hL满足公式：
hL＝hb-IΔz；
hL代表自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度；hb代表自井底至井口的距离，即井深；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度。
其中一项实施例中，μi满足公式：
其中，μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度；μ0代表气体测量粘度；T0代表测量粘度所对应的温度；代表第i个分段对应的油管内的气体温度；B代表常数；
其中：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10均代表常数；pr代表拟对比压力；Tr代表拟对比温度；γg代表气体相对密度；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管的拟对比温度。
另一方面，本发明提供一种井筒失效数据采集分析装置，包括：
获取模块，用于获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值；
所述获取模块还用于获取所述环形空间的环空压力；
检测模块，用于检测所述环形空间的参数数据组，所述参数数据组包括所述环形空间的液柱初始体积、所述环形空间的液体等压膨胀系数、所述环形空间的横截面积、所述环形空间的液体等温压缩系数、所述环形空间的长度；
计算模块，用于根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度；
所述获取模块还用于获取油管泄漏点的内外侧压力比；
若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值，直到所述内外侧压力达到预设压力比；
所述获取模块若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回执行步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值。
另一方面，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器，处理器和收发器，所述存储器用于存储指令，所述收发器用于和其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述计算机设备执行如上实施例所述的方法。
另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当所述指令被执行时，使得计算机执行如上实施例所述的方法。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为本发明的一个实施例提供的井筒失效数据采集方法的应用示意图。
图2为本发明的一个实施例提供的井筒失效数据采集方法的流程示意图。
图3为本发明的又一个实施例提供的井筒失效数据采集方法的流程示意图。
图4为本发明的一个实施例提供的井筒失效数据采集装置的示意图。
图5为本发明的一个实施例提供的计算机设备的示意图。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明提供的井筒失效数据采集分析方法，应用于气井，图1为本发明提供的井筒失效数据采集分析方法的应用示意图，图中包括油管、套管、由油管和套管形成的环形空间、套管外层的水泥环等。
气井的油管作为地层高温高压气体产出通道，所处环境和条件极为复杂，在应力、高温、高压和流体的腐蚀作用下，会发生完整性失效，如丝扣泄漏、腐蚀穿孔和应力开裂、乃至断裂等。油管完整性失效后，油管内的高温高压气体进入油管和套管之间的空间，并上浮聚集在井口处，进而改变了原有的井筒内部流体分布，引起井口高压，即引起持续环空压力。当井口的压力释放后，在压差的作用下气体会沿着气窜通道重新补充进环形空间，增加了生产成本和管理风险。因此，有必要分析油管完整性失效后井筒的压力变化规律和流体分布特征。
本发明提供的井筒失效数据采集分析方法及其装置、存储介质旨在解决现有技术的如上问题。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
请参见图2，本发明提供一种井筒失效数据采集分析方法，包括：
S100，获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值。
该流体温度变化平均值，指的是流体温度的变化值的平均值。在一个实施例中，用ΔTaL代表该流体温度变化平均值，单位为℃。
S200，获取所述环形空间的环空压力。
在一个实施例中，用pan代表所述环形空间的环空压力，单位为Pa。
S300，检测所述环形空间的参数数据组，所述参数数据组包括所述环形空间的液柱初始体积、所述环形空间的液体等压膨胀系数、所述环形空间的横截面积、所述环形空间的液体等温压缩系数、所述环形空间的长度。
在一个实施例中，用VaL代表所述环形空间的液柱初始体积，单位为m3；用αp代表所述液体等压膨胀系数，单位为℃-1；用Aa代表所述环形空间的横截面积，单位为m2；用KT代表所述液体等温压缩系数，单位为MPa-1；用ha代表该环形空间的长度，单位为m。
S400，根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度。
在一个实施例中，用hy代表所述环形空间的液柱长度，单位为m；用hg代表所述环形空间的气柱长度，单位为m。
S500，获取油管泄漏点的内外侧压力比。
S600，若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回执行步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值。
S700，若所述内外侧压力比达到所述预设压力比，则根据获取到的多组所述环形空间的液柱长度和气柱长度，分析井筒压力变化规律和流体分布特征。
在一个实施例中，该预设压力比未99％-100％，达到该预设压力比证明油管的泄漏点已不再泄露。在油管泄漏点的内外侧压力比还没有达到该预设压力比的时候，需要不断得采集该环形空间的液柱长度和气柱长度，最后通过采集到的多组该环形空间的液柱长度和气柱长度来分析井筒压力变化规律和流体分布特征。
本发明提供一种井筒失效数据采集分析方法，在油管泄漏点的内外侧压力比达到预设压力比之前，不断采集油管和套管之间，即环形空间的液柱长度数据和气柱长度数据，通过多组液柱长度数据和多组气柱长度数据分析井筒压力变化规律和流体分布特征。本发明提供的井筒失效数据采集分析方法可以对井筒失效后的压力变化规律和流体分布特征进行分析，为气井的设计、生产、管理和维修作业提供指导。
请参见图3，在本发明的一个实施例中，S400包括：
S410，根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化值、所述液体等压膨胀系数、所述环形压力、所述液体等温压缩系数和所述横截面积确定所述液柱长度。
其中，S410包括：
S411，根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力和所述液体等温压缩系数确定第一参数。
S412，根据所述第一参数和所述横截面积的比值确定所述液柱长度。
其中，S412包括：根据公式确定所述液柱长度。其中，hy代表所述环形空间的液柱长度，单位m；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积，为已知量，单位为m3；ΔTaL代表所述流体温度变化平均值，单位为℃；αp代表所述液体等压膨胀系数，为已知量，单位为℃-1；pan代表所述环空压力，单位为Pa；KT代表所述液体等温压缩系数，为已知量，单位为MPa-1；Aa代表所述环形空间的横截面积，为已知量，单位为m2。该第一参数指的是VaL[1-(ΔTaLαp-10-6panKT)]。
S420，根据所述环形空间的长度和所述液柱长度的差值确定所述气柱长度。
S420包括：根据公式hg＝ha-hy确定该气柱长度。其中，hg代表该气柱长度，单位为m；ha代表该环形空间的长度，为已知量，单位为m；hy代表所述环形空间的液柱长度，单位m。
在本发明的一个实施例中，S100包括：
S110，自井底至井口将所述油管等间距划分为I个分段，并用井筒分段编号值标记每个分段。
每个分段的长度为Δz，Δz能被井筒长度整除，在一个实施例中，Δz的取值范围为1米至10米。该井筒分段编号指的是自井底至井口，按照1，2，3，4等进行编号，例如，包含井底的第一个分段编号为1。在本实施例中，井筒被等间距划分后一共分为I个分段，本实施例中用第i个分段描述是第几个分段。
S120，根据公式计算所述流体温度变化平均值；
S130，其中，ΔTaL代表所述流体温度变化平均值，单位为℃；代表第i个分段对应的环形空间的流体温度，单位为℃；/>代表第i个分段对应的油管的初始地层温度，单位为℃；N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号。
其中，满足公式：
其中，代表所述第i个分段对应的环形空间的流体温度，单位为℃；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度，单位为℃；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心到井筒外侧的径向热阻，为已知量，单位为m·℃/W；/>代表所述第i个分段对应的油管的初始地层温度，为已知量，单位为℃；TD代表无因次地层温度，为已知量；λe代表地层导热系数，为已知量；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至油管外侧的径向热阻，为已知量，单位为m·℃/W；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至套管内侧的径向热阻，为已知量，单位为m·℃/W；π代表圆周率。
在本发明的一个实施例中，S200包括：
根据公式Vag+VaL+ΔVaL＝Van计算所述环形空间的环空压力，其中，Van代表所述环形空间的总体积，Van为定值，单位为m3；其中，ΔVaL代表所述环形空间的液柱体积变化量，单位为m3；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积，单位为m3；Vag代表所述环形空间的气柱体积，单位为m3；
其中，Vag满足公式：
N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号；Vg x代表标准状况下第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积，单位为m3；Vg x-1代表标准状况下第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积，单位为m3；在一个实施例中，取时间步长Δt，叠加获取气体泄漏进入该环形空间的体积，由此计算气体自漏入该环形空间的总体积，第x个时间步长，指的是第x个时间步长Δt。比如x为3，则Vg x是第3个时间步长Δt时气体自该油管泄漏入该环形空间的总体积。
ps代表标况压力，为已知量；paL代表气体泄漏点处的外侧压力，为已知量，单位为pa；Ts代表标况温度，为已知量，单位为℃；Ta i代表所述环形空间的流体温度，为已知量，单位为℃。
Vg x满足公式：
其中，QLg x-1代表标准状况下，第x-1个时间步长时油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率，单位为m3/s；Vg x代表标准状况下第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积，单位为m3；Vg x-1代表标准状况下第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积，单位为m3；Δt代表时间步长，单位为s；
QLg满足公式：
CRE满足公式：
paL满足公式：
其中，
QLg代表标准状况下所述油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率，单位为m3/s；Co代表流量系数，为已知量；pfL代表气体泄漏点处的内侧压力，单位为Pa；AL代表油管上泄漏点的当量面积，单位为m2；ρga代表所述环形空间的气体密度，单位为kg/m3；kg代表气体的绝热指数，为已知量；Mg代表气体摩尔质量，为已知量，单位为kg/mol；Zg代表油管内气体的压缩因子，为已知量；R代表气体常数，为已知量；TfL代表气体泄漏点处的温度，为已知量；paL代表气体泄漏点处的外侧压力，为已知量，单位为Pa；CRE代表临界压力比；pan代表所述环形空间的环空压力，单位为Pa；g代表重力加速度；ρL代表所述环形空间的液体密度，单位为kg/m3；hL自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度，单位为m；hg代表所述环形空间的气柱长度，单位为m。
可以看到，Vag、VaL、ΔVaL都是关于该环形空间的环空压力pan的变量，而Van是一个定值，因此根据Van便可以推算出pan的值。
在本发明的一个实施例中，TfL满足公式：
其中，TfL代表气体泄漏点处的温度，单位为℃；代表第i个分段对应的油管内的气体温度，单位为℃；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号。
Zg满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；Zg代表气体压缩因子；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
pfL满足公式：
其中，pfL代表气体泄漏点处的内侧压力，单位为Pa；代表第i个分段对应的油管内气体压力，单位为Pa；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体压力，为已知量，单位为Pa；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力，为已知量，单位为Pa；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度，为已知量，单位为m；/>代表第i个分段对应的油管内气体的密度，单位为kg/m3；g代表重力加速度；θ代表井斜角；fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速，单位为m/s；/>代表第i个分段对应的油管的内径，单位为m；代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值，单位为m/s；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值，单位为m/s；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速，单位为m/s；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体的流速，单位为m/s；
fi满足公式：
其中，fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数，无因次；Rai代表第i个分段对应的油管的粗糙度，为已知量，单位为m；代表第i个分段对应的油管的内径，为已知量，单位为m；μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度，单位为Pa·s；/>代表第i个分段对应的油管内气体的密度，单位为kg/m3；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值，单位为m/s；
其中，μi满足公式：
其中，μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度，单位为Pa·s；μ0代表气体测量粘度，单位为Pa·s；T0代表测量粘度所对应的温度，单位为℃；代表第i个分段对应的油管内的气体温度，单位为℃；B代表常数，取110.4；
其中：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子，为已知量，无因次；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10均代表常数，为已知量，无因次；pr代表拟对比压力，无因次；Tr代表拟对比温度，无因次；γg代表气体相对密度，为已知量，无因次；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力，单位为Pa；/>代表第i个分段对应的油管的拟对比温度，无因次。
满足公式：
其中，第i个分段对应的油管内气体压力，单位为Pa；/>代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子，无因次；Mg代表气体摩尔质量，单位为kg/mol；R代表气体常数，无因次；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度，单位为℃；/>
满足公式：
其中，wf代表油管内的气体质量流量，单位为kg/s；代表第i个分段对应的油管内气体的密度，单位为kg/m3；/>代表第i个分段对应的油管内横截面的面积，单位为m2；
hL满足公式：
hL＝hb-IΔz；
hL代表自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度，单位为m；hb代表自井底至井口的距离，即井深，单位为m；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度，单位为m。
请参见图4，本发明还提供一种井筒失效数据采集分析装置10，包括：
获取模块11，用于获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值。
所述获取模块11还用于：
自井底至井口将所述油管等间距划分为I个分段，并用井筒分段编号值标记每个分段；
根据公式计算所述流体温度变化平均值；
其中，ΔTaL代表所述流体温度变化平均值；代表第i个分段对应的环形空间的流体温度；/>代表第i个分段对应的油管的初始地层温度；N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号。
满足公式：
其中，代表所述第i个分段对应的环形空间的流体温度；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心到井筒外侧的径向热阻；代表所述第i个分段对应的油管的初始地层温度；TD代表无因次地层温度；λe代表地层导热系数；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至油管外侧的径向热阻；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至套管内侧的径向热阻；π代表圆周率。
所述获取模块11还用于获取所述环形空间的环空压力。
所述获取模块还用于根据公式Vag+VaL+ΔVaL＝Van计算所述环形空间的环空压力，其中，Van代表所述环形空间的总体积；其中，ΔVaL代表所述环形空间的液柱体积变化量；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积；Vag代表所述环形空间的气柱体积；
其中，Vag满足公式：
N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号；Vg x代表第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Vg x-1代表第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；ps代表标况压力；paL代表气体泄漏点处的外侧压力；Ts代表标况温度；Ta i代表所述环形空间的流体温度；
Vg x满足公式：
其中，QLg x-1代表第x-1个时间步长时油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率；Vg x代表第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Vg x-1代表第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Δt代表时间步长；
QLg满足公式：
CRE满足公式：
paL满足公式：
其中，
QLg代表所述油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率；Co代表流量系数；pfL代表气体泄漏点处的内侧压力；AL代表油管上泄漏点的当量面积；ρga代表所述环形空间的气体密度；kg代表气体的绝热指数；Mg代表气体摩尔质量；Zg代表油管内气体的压缩因子；R代表气体常数；TfL代表气体泄漏点处的温度；paL代表气体泄漏点处的外侧压力；CRE代表临界压力比；pan代表所述环形空间的环空压力；g代表重力加速度；ρL代表所述环形空间的液体密度；hL自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度；hg代表所述环形空间的气柱长度。
TfL满足公式：
其中，TfL代表气体泄漏点处的温度；代表第i个分段对应的油管内的气体温度；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
Zg满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；Zg代表气体压缩因子；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
pfL满足公式：
其中，pfL代表气体泄漏点处的内侧压力；代表第i个分段对应的油管内气体压力；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度；/>代表第i个分段对应的油管内气体压力；g代表重力加速度；θ代表井斜角；fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速；/>代表第i个分段对应的油管的内径；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体的流速；
fi满足公式：
其中，fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数；Rai代表第i个分段对应的油管的粗糙度；代表第i个分段对应的油管的内径；μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度；/>代表第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；
满足公式：
其中，第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；Mg代表气体摩尔质量；R代表气体常数；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度；
满足公式：/>
其中，wf代表油管内的气体质量流量；代表第i个分段对应的油管内气体的密度；/>代表第i个分段对应的油管内横截面的面积；
hL满足公式：
hL＝hb-IΔz；
hL代表自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度；hb代表自井底至井口的距离，即井深；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度。
μi满足公式：
其中，μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度；μ0代表气体测量粘度；T0代表测量粘度所对应的温度；代表第i个分段对应的油管内的气体温度；B代表常数；
其中：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10均代表常数；pr代表拟对比压力；Tr代表拟对比温度；γg代表气体相对密度；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管的拟对比温度。
检测模块12，用于检测所述环形空间的参数数据组，所述参数数据组包括所述环形空间的液柱初始体积、所述环形空间的液体等压膨胀系数、所述环形空间的横截面积、所述环形空间的液体等温压缩系数、所述环形空间的长度；
计算模块13，用于根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度；
所述计算模块13还用于根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力、所述液体等温压缩系数和所述横截面积确定所述液柱长度；根据所述环形空间的长度和所述液柱长度的差值确定所述气柱长度。所述计算模块13还用于根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力和所述液体等温压缩系数确定第一参数；根据所述第一参数和所述横截面积的比值确定所述液柱长度。
所述计算模块13还用于根据公式确定所述液柱长度，其中，hy代表所述环形空间的液柱长度；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积；ΔTaL代表所述流体温度变化平均值；αp代表所述液体等压膨胀系数；pan代表所述环空压力；KT代表所述液体等温压缩系数；Aa代表所述环形空间的横截面积。
所述获取模块11还用于获取油管泄漏点的内外侧压力比；
所述获取模块11还用关于若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值；
所述获取模块11还用于若所述内外侧压力比达到预设压力比，则返回执行步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值；
所述计算模块13还用于若所述内外侧压力比达到所述预设压力比，则根据获取到的多组所述环形空间的液柱长度和气柱长度，分析井筒压力变化规律和流体分布特征。
请参见图5，本发明还提供一种计算机设备20，包括存储器21，处理器22和收发器23，该存储器21用于存储指令，该收发器23用于和其他设备通信，该处理器22用于执行该存储器21中存储的指令，以使该计算机设备执行如上任一项所述的井筒失效数据采集分析方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当该指令被执行时，使得计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上任一项实施例提供的该井筒失效数据采集分析方法。本发明还提供一种另一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当该指令被执行时，使得计算机执行如上任一项实施例提供的接口报文转换方法。
需要说明的是，上述计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性随机存取存储器(Ferromagnetic Random Access Memory，FRAM)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种电子设备，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理等。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所描述的方法。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种井筒失效数据采集分析方法，其特征在于，包括：
获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值；
获取所述环形空间的环空压力；
检测所述环形空间的参数数据组，所述参数数据组包括所述环形空间的液柱初始体积、所述环形空间的液体等压膨胀系数、所述环形空间的横截面积、所述环形空间的液体等温压缩系数、所述环形空间的长度；
根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度；
获取油管泄漏点的内外侧压力比；
若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回执行步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值；
若所述内外侧压力比达到所述预设压力比，则根据获取到的多组所述环形空间的液柱长度和气柱长度，分析井筒压力变化规律和流体分布特征。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度，包括：
根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力、所述液体等温压缩系数和所述横截面积确定所述液柱长度；
根据所述环形空间的长度和所述液柱长度的差值确定所述气柱长度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力、所述液体等温压缩系数和所述横截面积确定所述液柱长度，包括：
根据所述液柱初始体积、所述流体温度变化平均值、所述液体等压膨胀系数、所述环空压力和所述液体等温压缩系数确定第一参数；
根据所述第一参数和所述横截面积的比值确定所述液柱长度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一参数和所述横截面积的比值确定所述液柱长度包括：
根据公式确定所述液柱长度，其中，hy代表所述环形空间的液柱长度；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积；ΔTaL代表所述流体温度变化平均值；αp代表所述液体等压膨胀系数；pan代表所述环空压力；KT代表所述液体等温压缩系数；Aa代表所述环形空间的横截面积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值，包括：
自井底至井口将所述油管等间距划分为I个分段，并用井筒分段编号值标记每个分段；
根据公式计算所述流体温度变化平均值；
其中，ΔTaL代表所述流体温度变化平均值；代表第i个分段对应的环形空间的流体温度；/>代表第i个分段对应的油管的初始地层温度；N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，满足公式：
其中，代表所述第i个分段对应的环形空间的流体温度；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心到井筒外侧的径向热阻；/>代表所述第i个分段对应的油管的初始地层温度；TD代表无因次地层温度；λe代表地层导热系数；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至油管外侧的径向热阻；/>代表第i个分段对应的油管的油管中心至套管内侧的径向热阻；π代表圆周率。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述环形空间的环空压力包括：
根据公式Vag+VaL+ΔVaL＝Van计算所述环形空间的环空压力，其中，Van代表所述环形空间的总体积；其中，ΔVaL代表所述环形空间的液柱体积变化量；VaL代表所述环形空间的液柱初始体积；Vag代表所述环形空间的气柱体积；
其中，Vag满足公式：
N代表所述环形空间的流体终止深度对应的分段井筒编号，M代表所述环形空间的流体起始深度对应的井筒分段编号；Vg x代表第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Vg x-1代表第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；ps代表标况压力；paL代表气体泄漏点处的外侧压力；Ts代表标况温度；Ta i代表所述环形空间的流体温度；
Vg x满足公式：
其中，QLg x-1代表第x-1个时间步长时油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率；Vg x代表第x个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Vg x-1代表第x-1个时间步长时气体自所述油管泄漏入所述环形空间的总体积；Δt代表时间步长；
QLg满足公式：
CRE满足公式：
paL满足公式：
其中，
QLg代表所述油管内的气体在完整性失效点的泄漏速率；Co代表流量系数；pfL代表气体泄漏点处的内侧压力；AL代表油管上泄漏点的当量面积；ρga代表所述环形空间的气体密度；kg代表气体的绝热指数；Mg代表气体摩尔质量；Zg代表油管内气体的压缩因子；R代表气体常数；TfL代表气体泄漏点处的温度；paL代表气体泄漏点处的外侧压力；CRE代表临界压力比；pan代表所述环形空间的环空压力；g代表重力加速度；ρL代表所述环形空间的液体密度；hL自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度；hg代表所述环形空间的气柱长度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，TfL满足公式：
其中，TfL代表气体泄漏点处的温度；代表第i个分段对应的油管内的气体温度；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
Zg满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；Zg代表气体压缩因子；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
pfL满足公式：
其中，pfL代表气体泄漏点处的内侧压力；代表第i个分段对应的油管内气体压力；I代表所述油管的失效位置对应的分段编号；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度；/>代表第i个分段对应的油管内气体压力；g代表重力加速度；θ代表井斜角；fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速；/>代表第i个分段对应的油管的内径；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；
满足公式：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体的流速；
fi满足公式：
其中，fi代表第i个分段的油管内的气体摩擦系数；Rai代表第i个分段对应的油管的粗糙度；代表第i个分段对应的油管的内径；μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度；/>代表第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管内气体的流速变化值；
满足公式：
其中，第i个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；Mg代表气体摩尔质量；R代表气体常数；/>代表第i个分段对应的油管内的气体温度；
满足公式：
其中，wf代表油管内的气体质量流量；代表第i个分段对应的油管内气体的密度；/>代表第i个分段对应的油管内横截面的面积；
hL满足公式：
hL＝hb-IΔz；
hL代表自气体泄漏点至井口的距离，即泄漏点所处的深度；hb代表自井底至井口的距离，即井深；Δz代表每个所述分段对应的油管的长度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，μi满足公式：
其中，μi代表第i个分段对应的油管内的气体粘度；μ0代表气体测量粘度；T0代表测量粘度所对应的温度；代表第i个分段对应的油管内的气体温度；B代表常数；
其中：
其中，代表第i个分段对应的油管内气体的压缩因子；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10均代表常数；pr代表拟对比压力；Tr代表拟对比温度；γg代表气体相对密度；/>代表第i-1个分段对应的油管内气体压力；/>代表第i个分段对应的油管的拟对比温度。
10.一种井筒失效数据采集分析装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取井筒中的油管和套管所形成的环形空间的流体温度变化平均值；
所述获取模块还用于获取所述环形空间的环空压力；
检测模块，用于检测所述环形空间的参数数据组，所述参数数据组包括所述环形空间的液柱初始体积、所述环形空间的液体等压膨胀系数、所述环形空间的横截面积、所述环形空间的液体等温压缩系数、所述环形空间的长度；
计算模块，用于根据所述参数数据组、所述流体温度变化平均值和所述环空压力，确定所述环形空间的液柱长度和气柱长度；
所述获取模块还用于获取油管泄漏点的内外侧压力比；
若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值，直到所述内外侧压力达到预设压力比；
所述获取模块若所述内外侧压力比未达到预设压力比，则返回执行步骤所述获取所述井筒中油管和套管之间的流体温度变化平均值。
11.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器，处理器和收发器，所述存储器用于存储指令，所述收发器用于和其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述计算机设备执行如权利要求1-9任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当所述指令被执行时，使得计算机执行如权利要求1-9中任一项所述的方法。
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