基于环空带压的地下储气库老井泄露量预测研究?

针对老井渗透率难以获得的难题,建立了求解老井渗透率的环空带压数学模型,并给出其解析解。在此基础上,根据渗流力学理论,建立了真实描述天然气沿老井泄露的气水两相渗流模型,并采用全隐式解法进行求解。基于该模型研究了储气库运行压力、井筒渗透率、天然气黏度和井眼尺寸等参数,对储气库天然气沿老井泄漏的影响。计算结果表明,天然气沿老井的泄漏量随着储气库运行压力、老井渗透率和井眼尺寸的增加近似线性增加,随着天然气黏度的增加而逐渐减小。     

储气库井油套环空压力影响因素分析

针对储气库注采井密闭环空带压问题,开展了储气库注采井在生产管柱内温度、压力变化时,密闭环空压力计算模型的研究。首先,根据储气库现场实际简化井身结构,建立了密闭环空分析模型。其次,采用管柱弹性力学平面应变理论、物质的热胀冷缩性质及流体PVT状态方程,建立了数理解析模型。最后,根据某井的基础数据得出储气库注采井生产管柱内温度变化是形成密闭环空压力的主要影响因素这一认识;在只考虑温度、压力变化对保护液影响的情况下,可以满足现场工程要求,误差小于5%,计算结果与现场数据吻合较好。计算方法便于现场的环空压力快速预估。     

页岩气井环空带压临界控制值计算方法

页岩气井由于大规模压裂导致井筒完整性破坏而引起大量环空带压问题,严重影响页岩气井的安全生产。针对页岩气井环空带压问题,基于API RP 90-2环空带压临界控制值计算方法,考虑页岩气井储层压力、产量变化、腐蚀以及磨损等因素,分析实际生产中环空各组件承压能力随服役时间的变化情况,建立了页岩气井环空带压临界控制值计算方法及环空带压控制图版,并进行了实例计算。研究结果表明,页岩气井环空带压临界控制值在服役早期主要受井口装置、技术套管承压能力影响,到服役后期时,随着腐蚀及地层压力降低,主要受油管薄弱点抗外挤强度影响,且随服役时间、腐蚀速率增加而不断降低,当环空带压控制值小于地层压力时,需要对环空压力值进行监测并采取相应措施,以保证现场安全生产。     

基于时序数据的环空带压预测混合模型

为避免异常环空带压导致井筒失效,进而造成安全事故,准确预测环空带压值,在其超过控制值时提前采取预防和解决措施。提出自回归差分移动平均-长短期记忆模型(autoregressive integrated moving average-long short-term memory, ARIMA-LSTM),该模型针对实际环空带压时序数据和特征捕捉的数据集训练预测实例井的环空带压值,并与单一模型、循环神经网络(recurrent neural network, RNN)模型进行对比。研究结果显示：通过实际数据训练后,该模型在误差、拟合精度和整体性能上有着良好表现,可为提高环空带压值的预测精度和效率提供参考,对井筒完整性设计有一定帮助。     

南海深水井环空固相沉积下渗流环空带压预测方法

针对深水井B、C环空流体固相沉积下环空泄压通道堵塞风险,开展常见深水钻井液体系固相沉积测试,获得不同钻井液体系固相沉降高度及沉降后固相渗流特性,并基于固相渗流特性参数,考虑环空流体固相沉积影响,建立渗流作用下环空带压预测分析方法,并开展实例分析。结果表明：沉降高度油基钻井液>EZFLOW钻井液>HEM钻井液,沉降后固相渗透率EZFLOW钻井液>HEM钻井液>油基钻井液,渗透率最高达到2.216μm²,在环空流体固相沉积条件下,随环空流体黏度降低及地层渗透率、裸眼段长度增加,流体流动黏性力降低,且与地层接触渗流面积增大,环空流体渗流量增大,降低钻井液流体黏度、提高水泥环裸眼段长度可以提高深水井B、C环空压力释放能力,但由于固相沉积影响,其渗流流量远小于无固相沉积条件下环空压力降低速度,且固相沉降后存在无法泄压的风险。     

考虑环空液体热力学特征的持续环空带压预测模型研究

气井持续环空带压已成为影响井筒完整性重要原因。为此,基于传热学及流体力学相关理论,充分考虑温压耦合作用对环空液体热膨胀系数、压缩系数影响,建立了持续环空带压预测模型。基于塔里木盆地克深气田高压气井-A井现场实测数据进行了模型对比分析,并利用所建模型对A井进行了环空压力诊断及可调控因素分析。结果表明：所建立模型预测数据更具参考价值,模型平均精度达96.06%;A井环空压力稳定值为82.22 MPa,漏点最大流量为1 931.23 m³/d,环空压力恢复过程中环空气柱高度随时间增加呈先增大后减小趋势;预留一定环空气柱高度、压力及降低环空温度有利于降低环空压力恢复速度,气柱高度变化量与初始气柱高度及压力呈负相关,与初始环空温度呈正相关。所建模型可为现场气井持续环空带压预测、管理提供有效指导。     

考虑腐蚀的环空带压井生产套管安全评价

对于含腐蚀性流体（CO2、H2S 等）高温高压高产气井,一旦油套环空出现环空带压现象,封隔器以上生产套管
将暴露在腐蚀环境中。受腐蚀、环空带压的相互作用,生产套管的服役寿命面临巨大挑战。研究了最大允许环空带压
值的计算方法,结合实验室套管材质腐蚀速率测试数据,开展了考虑腐蚀缺陷的套管安全服役寿命评估。同时,研究
了环空带压、环空带压与腐蚀相互叠加工况下套管的安全服役寿命。通过服役寿命设计,评估给定开采周期油套管剩
余强度及安全状况,在有限的开采周期内,既要保证井筒本质安全,又降低开采成本。对于高温高压含腐蚀性气体的
气井,一旦油层套管采用碳钢材质,则需要关注环空保护液的腐蚀测试,优选环空保护液体系,强化环空保护液的安全
监管,避免由于套管的过度腐蚀而遗留安全隐患。     

页岩气井环空带压安全风险定量评价方法研究

针对页岩气开发过程中井筒完整性失效引发的环空带压问题,开展了页岩气井井筒环空带压安全风险定量评估研究。基于模糊综合评判理论,充分考虑页岩气井的井筒实体屏障、流体屏障、运行管理等实际情况,建立了以环空压力、固井质量和地层完整性3个关键风险指标为依据的页岩气环空带压井安全风险评估方法,在某页岩气田进行了应用,对19口环空带压井的风险值和风险度进行了定量评估,并根据风险评价结果,从环空最大许可带压值确定、环空带压诊断、环空带压监测管理等方面给出了一套页岩气井环空带压安全管控推荐作法,研究成果为页岩气井的安全生产提供了重要的技术指导。     

气井环空带压对水泥环力学完整性的影响

受井下作业、油套管或封隔器泄漏等因素产生的井口环空带压,使高温高压气井水泥环密封完整性面临巨大挑战。为此,基于弹性力学多层厚壁圆筒理论和摩尔库仑失效准则,建立了水泥环应力和失效计算模型,研究了环空带压对水泥环胶结面应力和失效的影响。结果表明,环空带压将增大水泥环胶结面的切向拉应力,过大的切向拉应力将导致水泥环失效。与此同时,井筒温度增加产生的切向拉应力也会增大水泥环失效风险。环空带压越大,水泥环安全系数越低,且温度效应对安全系数的影响较小。对高温高压气井,可根据井身结构（地层水泥环套管）参数建立水泥环安全系数图版,从而为确定合理的最大允许环空带压值提供依据,研究结果对提高气井井筒安全性、延长开采寿命具有重要意义。     

储气库注采井井筒温度场预测与影响因素分析

随着冬季对天然气需求的持续增加,对储气库的调峰能力提出了严峻的考验,注采井作为连接地面与地下的通道,井筒温度受注采周期的影响发生变化,如何准确地预测井筒内温度变化,对于预测环空压力、保证油管和套管安全、水泥环密封性和储气库运行安全至关重要。根据流体力学中质量守恒定律、能量守恒定律和动量定理,将气体的压强、温度、密度和流速进行耦合分析,利用显式四阶Runge-Kutta数值求解方法,输出油管内气体不同深度的流动参数,并对影响油管内气体温度的敏感性因素进行分析,得到了储气库注气过程、采气过程、关井阶段温度分布规律。结果表明：注气过程井底处温度受注气量影响较大,注气时间和注气压力对井底温度影响较小;在采气过程,井口处气体温度随采气量的增加而增大,油管内气体压力由井底到井口逐渐减小,并且随着采气量的增加,减小趋势越明显;在关井初期,油管内气体温度变化速率较大,随着关井时间的持续增加,油管内气体温度逐渐趋于地层温度,并且越接近于井口气体温度变化速率越明显。     

矿山压力变化的采场瓦斯涌出特征及其管理

含瓦斯厚煤层开采后,矿山压力变化对采场瓦斯涌出规律有决定性作用。根据靖远煤业公司魏家地矿110综放面以及韩城局桑树坪矿3307综采面的矿压观测和瓦斯监测结果,得到了基于矿山压力变化的采场瓦斯涌出特征,并提出设置顶板瓦斯排放巷是周期来压时管理采场瓦斯的重要方法,为有效防治瓦斯事故以及合理抽取利用瓦斯资源提供了理论依据和技术支持。     

利用“球壳失稳”理论确定煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值

通过实验分析得出了马家沟矿9—12、12煤层初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的线性关系，从而确定了马家沟矿深部水平9—12、12煤层煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值，为深部水平煤与瓦斯突出预测提供了依据。     

油藏改建储气库注采速度敏感性实验研究

针对长岩芯试验研究注采速度敏感性中存在的可重复性差、围压与系统压力高、误差较大、注入速度与实际地层气水界面运动速度偏大等问题,提出了采用短岩芯进行物理实验的研究方案与技术思路,完成了注气速度敏感性实验和采气速度敏感性实验,取得了油藏改建成储气库时有关注气速度与库容能力、采气速度与水驱气效率的一般性认识。对我国的能源战略规划、西气东输工程等具有重大意义。     

致密气井稳产时间预测模型及应用

采用“井口—井底—产层”的逆向推演思路,首先基于气液两相流井筒压力梯度方程推导产水气井的井底流压解析模型,进而结合定容气驱产水气藏的物质平衡方程建立产水气井的平均地层压力和单井控制储量计算模型,最后以井口最低外输压力为约束条件建立产水气井的稳产时间预测模型。研究结果表明：模型的稳产时间计算误差受到实际稳产时间的影响,但计算结果满足气藏开发的实际需求。将稳产时间预测模型应用于产水气井的产量优化,优化后的气井不仅可以满足开发方案的设计要求,而且能够获得更高的内部收益率,优化效果显著,表明模型可以用于优化致密气藏产水气井的产量。     

吸附对页岩中气体临界参数的影响

页岩孔隙细小,气体存在吸附现象。应用毛管束模型,在考虑吸附的基础上,建立了气体临界参数变化计算模型,研究了气体组成、压力、孔隙半径等因素对气体临界参数变化的影响。研究发现:页岩有效孔隙半径随气藏平均压力的增加而增大;随着孔隙半径的减小,气体的临界温度和临界压力变化率明显增加;临界温度变化率和临界压力变化率随着压力减小而增加。研究对于页岩气藏储层评价和开发方案设计具有重要意义。     

基于Waha 双流体模型修正的UGS环空带压异常物理特征

为探究储气库(UGS)环空带压异常物理特征,考虑UGS井筒结构和传热特点,建立基于Waha双流体模型修正的UGS力学分析方法。通过有限元软件模拟研究管柱泄漏后A-环空内气液两相流动特性。采用过冷减压试验和数值计算对UGS力学分析方法进行对比研究,并分析储库产量、径向面积和气液比等因素对环空带压的影响。以UGS-Q5井带压异常数据为例,通过相对误差分析验证方法的可行性。结果表明:泄漏气在A-环空内发生环状流动,井筒垂直结构有利于气体流动;在持续注入过程中,井筒泄漏导致油套环空带压增长趋势明显,并随着储库产量、径向面积和气液比增加而不断增加;建立的UGS环空带压异常物理特征分析模型具有较好的计算精度和工程实用性,能满足实际工程的计算需求。     

卧式埋地储罐稳定性研究

埋地卧式储罐受力条件复杂,其应力和变形较难计算。根据储罐实际受力特点,建立储罐稳定性的有限元计算模型。采用非线性径向力和切向力描述给定埋深储罐的覆土压力,利用ANSYS软件对储罐模型进行屈曲分析。将屈曲特征值作为储罐埋深迭代系数,计算新的储罐埋深,重新进行屈曲分析。结果表明:新储罐失稳临界埋深计算方法可用于对储罐模型进行屈曲分析,多次迭代后屈曲特征值接近1,此时对应的埋深即储罐失稳临界埋深。在储罐结构上设置加强圈可大幅提升埋地储罐的稳定性,为储罐埋深设计提供充足的安全裕量。     

储气库的储量估算

在设计地下储气库时,储气库的储气量是设计工程师们考虑的重要因素之一。在现有气藏的理论指导下,针对计算储气库的动态储量的方法（物质平衡法、产量递减分析法、不稳定试井分析法等）所存在的局限性,提出了一种适用一般情况的新方法：首先从分析储气库中盖层的岩石应力出发,计算出岩石的破裂压力（即为储气库储存天然气时的极限压力）,而储气库的最大储气压力是极限压力的0.7~0.8倍,从而确定储气库的最大储量以及储气库的动态储量,并以实例验证该方法的可行性,为确定储气库的储量提供了一种新思路。     

地下水封洞库工程施工组织设计要点分析

某地下水封洞库工程是国内首个原油储存洞库工程,该洞库工程具有明显不同于常规地下工程的特点.本文以该洞库工程的施工环境为基础总结了工程的施工难点,并从洞库工程施工组织设计的8个技术要点出发,对该工程的施工组织设计进行了深入研究,结合实际工况提出了科学合理的解决措施,同时对本工程施工组织设计特色之处作了总结.研究表明,地下水封洞库施工组织设计能指导工程建设,有利于缩短施工期,改善施工质量,通过成本控制提高公司的经济效益,本文可为类似工程的施工组织设计工作提供实践参考.