【摘 要】
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由于海上高温高压气井在生产过程中温度较高,产生的井口热应力和环空热膨胀压力使套管柱发生轴向变形,从而导致井口抬升,会对海上平台设备及工作人员的安全造成严重威胁。因此,开展海上高温高压气井井筒温度场及套管应力变化研究,预测井口管柱抬升高度,进行井口抬升风险识别,制定合理的防治措施,进一步降低套管损坏风险,对海上油气安全高效开采具有十分重要的意义。本文通过对海上高温高压气井的井身结构和受力情况进行分析
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由于海上高温高压气井在生产过程中温度较高,产生的井口热应力和环空热膨胀压力使套管柱发生轴向变形,从而导致井口抬升,会对海上平台设备及工作人员的安全造成严重威胁。因此,开展海上高温高压气井井筒温度场及套管应力变化研究,预测井口管柱抬升高度,进行井口抬升风险识别,制定合理的防治措施,进一步降低套管损坏风险,对海上油气安全高效开采具有十分重要的意义。本文通过对海上高温高压气井的井身结构和受力情况进行分析,研究了井口抬升的主要原因和关键影响因素。利用热传导理论,考虑井筒温度在套管内的传导,建立了海上高温高压气井井筒温度场模型,研究了井筒内不同层次套管的温度随井深分布规律;基于环空压力理论,考虑环空套管自由段的影响,得到了环空热膨胀压力的计算模型;基于温度场模型以及环空热膨胀压力的计算模型,综合考虑井身结构、水泥返高、各层套管导热系数、井眼轨迹、生产管柱类型和参数等因素的影响,建立了海上井口抬升计算模型。通过实例计算得出的理论值与软件计算值、实测数据并对比,发现误差仅为1.74%和2.12%,达到了预测精度要求,因此该模型可以很好地用于海上井口抬升高度预测分析,可为研究海上高温高压气井井口抬升机理及优选井口装置提供理论依据。
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