[发明专利]一种考虑高温强度衰减的油管柱校核方法

说明书

本发明公开了一种考虑高温强度衰减的油管柱校核方法，包括S1：根据地层温度，通过金属拉伸实验，获得油管材料在不同温度下的屈服强度，拟合得到屈服强度随温度的变化规律；S2：确定井身结构参数、管柱钢级参数、储层及流体物性参数；确定油管柱在初始阶段的工况；计算工况下油管柱内外壁的温度和压力分布情况；S3：基于工况下油管柱内外壁的温度和压力分布情况，计算工况下油管柱所承受的载荷；S4：基于工况下油管柱所承受的载荷及油管材料屈服强度随温度的变化规律确定油管柱的三轴安全系数；根据油管柱的三轴安全系数对油管柱进行校核。本发明得到的安全系数更加符合生产实际，为超深井管柱材料的选择和管柱组合的优化提供了科学的理论支撑。

技术领域

本发明涉及采油工程领域，具体涉及一种考虑高温强度衰减的油管柱校核方法。

背景技术

随着勘探开发逐渐向深部储层挺近，气井的深度增加导致井筒温度越来越高，温度对井下工具及油管强度的影响越来越突出。但是，现有油气井管柱校核方法未考虑高温环境下管材强度的衰减性能，在管柱设计过程中，管柱校核得到的安全系数大于实际值，导致井下管柱的安全及力学完整性存在一定的风险。因此有必要提出一种考虑高温强度衰减的油管柱校核方法，为井下管柱的校核提供科学支撑。

范兴亮等人在静力学的基础上结合工程力学对油管柱的受力进行分析，推导出油管柱受力、油管柱强度分析与计算公式，运用计算机程序对川东高温高压深井进行了管柱校核。(范兴亮,何春容,何世明,等.用计算机校核油管柱强度的方法[J].钻采工艺,2005(02):78-80.)

周科等人分析了内外压共同作用下压裂油管校核方法的简化条件,依据弹塑性力学厚壁圆筒理论,研究了内外压共同作用下压裂油管应力状态,讨论并选取了压裂油管保持正常工作的临界条件,提出了内外压共同作用下不做简化处理的压裂油管抗内压强度校核新模型。并根据实例计算，讨论了该模型的适用性。(周科,钟守明,孙晓瑞.压裂油管抗内压强度校核方法[J].石油矿场机械,2016,045(003):21-25.)

曾海强以高温高压气井管柱为研究对象,分析其屈曲状态,建立了复合管柱在温度效应、活塞效应、鼓胀效应和螺旋屈曲效应下的数学模型,对管柱危险截面作三轴应力分析,给出了管柱强度校核的基本公式。同时对封隔器密封元件胶筒的变形及变形过程中的力学特性进行分析并给出胶筒强度计算公式,据此可以确定合理的坐封力。对封隔器锚定部件卡瓦与套管相互作用力作一定探讨,给出卡瓦锚定后套管圆周各点应力计算方法。对于封隔器整体,研究了封隔器与油套管间的相互作用力。最后以现场生产井为基础，最后以开展了井筒温度场压力场预测、管柱轴向变形和强度分析以及封隔器受力分析等工作。

经过调研，现有超深高温高压井管柱校核时，仍沿用常规气井的传统校核方法。该方法并没有考虑高温导致的油管材料强度的衰减情况，这导致计算所得的油管柱安全系数大于实际安全系数，在不同的工况下，可能出现管柱的安全系数小于许用临界安全系数的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有超深高温高压井管柱校核时，仍沿用常规气井的传统校核方法，该方法并没有考虑高温导致的油管材料强度的衰减情况，这导致计算所得的油管柱安全系数大于实际安全系数，在不同的工况下，可能出现管柱的安全系数小于许用临界安全系数的情况，目的在于提供一种考虑高温强度衰减的油管柱校核方法，解决上述背景技术中提到的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种考虑高温强度衰减的油管柱校核方法，包括如下步骤：

S1：根据地层温度，通过金属拉伸实验，测试获得油管材料在不同温度下的屈服强度，基于油管材料在不同温度下的屈服强度，拟合得到油管材料屈服强度随温度的变化规律；

S2：确定井身结构参数、管柱钢级参数、储层及流体物性参数；确定油管柱在初始阶段的工况；基于井身结构参数、管柱钢级参数、储层及流体物性参数，计算工况下油管柱内外壁的温度和压力分布情况；