帶封隔器氣井套壓允許值計算淺談

李宗林，張曉梅，孟 昊

（1.中原油田分公司石油工程技術研究院，河南濮陽 457000；2.俄羅斯莫斯科古勃金石油大學，河南濮陽 457000）

帶封隔器氣井套壓允許值計算淺談

李宗林1，張曉梅1，孟 昊2

（1.中原油田分公司石油工程技術研究院，河南濮陽 457000；2.俄羅斯莫斯科古勃金石油大學，河南濮陽 457000）

帶有封隔器的氣井套管環空出現帶壓情況，壓力過高將給氣井生產帶來安全隱患。為研究此類氣井套壓最大允許值的通用計算方法，針對此類氣井井身結構，模擬井筒壓力分布情況，判斷井筒壓力危險點，計算帶壓允許值，為氣井生產管理提供科學依據。

氣井；最大套壓允許值；流壓

1 氣井帶壓情況簡介

氣井套管環空帶壓具有普遍性，帶有井下封隔器的氣井理論上應沒有套管壓力，但由于生產過程中井筒密封性不可能達到理想條件，套管環空會帶有一定壓力，這種壓力可能來自產層流體或者其他層竄氣等。套壓過高會給生產造成極大的安全隱患，如損壞封隔器、致使套管、油管損毀等。有必要對套壓值進行控制，劃定一個警戒值，也就是最大允許帶壓值，為此類氣井的日常管理提供依據。

2 最大允許油套壓力值的確定

針對帶有井下封隔器的氣井井身結構（見圖1），最大允許套壓值是根據生產套管抗內壓、油管抗外擠、永久封隔器耐壓差、套管頭耐壓值和地層應力、井筒流體壓力計算得來。氣井的運行時間，井筒狀況、地層壓力、完井管柱、井下工具的受力狀態和工作狀況，這些因素都影響到最大允許套壓值的確定。

圖1 帶封隔器氣井井筒結構示意圖

要計算最大允許套壓值，首先要確定一個危險點——受力最接近額定工作壓力的點。氣井理想生產狀況下，油套壓力、技套壓力均為0，油壓30MPa。油套環空液柱壓力系數按1.27（可根據實際情況調整），遠大于套管外壓力系數和油管內壓力系數。可見，在環空充滿保護液的情況下，深度越大的位置受力越接近額定工作壓力，危險點在永久式封隔器處。

1）由生產套管抗內壓確定的最大允許套壓值

式中：p抗內壓——生產套管抗內壓強度，MPa。pe——生產套管外壓力，即地層壓力，MPa。p環空液柱壓力——油套環空內環空保護液產生的壓力，MPa。

2）由油管抗外擠確定的最大允許套壓值

式中：p抗外擠——油管抗外擠強度，MPa。pf——油管內流壓，MPa。p環空液柱壓力——油套環空內環空保護液產生的壓力，MPa。

3）由永久封隔器耐壓差確定的最大允許套壓值

式中：p封隔器耐壓差——封隔器耐壓差，MPa。pf——油管內流壓，MPa。p環空液柱壓力——油套環空內環空保護液產生的壓力，MPa。

4）由套管頭耐壓確定的最大允許套壓值

p額定——套管頭額定壓力，MPa。

式1～4中a=f（井生產狀況，生產時間，流體性質，材質）。基于氣井套管頭、油管、套管、封隔器存在腐蝕、磨損等情況，參考API RP 90——《海上油氣井套管環空帶壓管理》，a1、a2、a3取0.8，a4取0.5。

給定氣井產量，應用軟件建立模型，可計算得到井筒壓力剖面，即可得到pf。

3 最大允許技套壓力值的確定

1）由技術套管抗內壓確定的最大允許套壓值

式中：p抗內壓——生產套管抗內壓強度，MPa。

pe——生產套管外壓力，即地層壓力，MPa。

p環空液柱壓力——油套環空內環空保護液產生的壓力，MPa。

2）由油套抗外擠確定的最大允許套壓值

式中：p抗外擠——油套抗外擠強度，MPa。

3）由套管頭耐壓確定的最大允許套壓值

p額定——套管頭額定壓力，MPa。

式5～6中a=f（井生產狀況，生產時間，流體性質，材質）。基于氣井套管頭、油管、套管、封隔器存在腐蝕、磨損等情況，參考API RP 90——《海上油氣井套管環空帶壓管理》，a1、a2取0.8，a3取0.5。

4 結論與認識

1）通過氣井環空壓力允許值計算，推薦控制的套壓最大允許值能同時滿足套管、油管、封隔器、井口安全承壓要求，降低了環空帶壓氣井風險，保障了氣井安全生產。

2）與國外標準相比，加入封隔器承壓能力的考慮因素，使計算結果更加科學可靠。

[1] 何生厚.普光高含H2S、CO2氣田開發技術難題及對策[J].天然氣工業，2008，28（4）：82-85.

Talking about Calculation of Allowable Value of Gas Well Pressure with Packer

Li Zong-lin，Zhang Xiao-mei，Meng Hao

With the packer of the gas casing casing with a pressure on the ring，the pressure is too high will bring safety hazards to the production of gas wells.In order to study the maximum permissible value of the gas well pressure set，this paper provides a scientif i c basis for the production management of the gas well for the wellbore structure of the gas wells，the distribution of the wellbore pressure distribution，the risk of the wellbore pressure and the calculation of the pressure allowance.

gas well；maximum pressure tolerance；f l ow pressure

TE258

：B

：1003–6490（2017）04–0177–01

2017–03–06

李宗林（1986—），男，河南濮陽人，工程師，主要從事采油氣工藝研究工作。