【摘 要】
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受限于地层信息的不确定性和固井技术条件,深水油气井通常会进行复杂的井身结构设计,形成由自由段和封固段管柱组成的多层次密闭环空结构。伴随着井筒内高温流体在运移过程中的径向传热,各层套管密闭环空内的流体介质会吸收热量产生膨胀压力。由于水下井口装置的特殊性,无法释放套管间的环空压力,因此造成了环空圈闭压力上升的现象,导致套管挤毁变形,严重威胁井筒安全与完整性。为了有效评估和预防环空圈闭压力带来的风险,本
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目“海洋深水浅层钻井关键技术基础理论研究”（No.51434009）,国家重点基础研究发展（973计划）项目“海洋深水油气安全高效钻完井基础研究”（No.2015CB251202）
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受限于地层信息的不确定性和固井技术条件,深水油气井通常会进行复杂的井身结构设计,形成由自由段和封固段管柱组成的多层次密闭环空结构。伴随着井筒内高温流体在运移过程中的径向传热,各层套管密闭环空内的流体介质会吸收热量产生膨胀压力。由于水下井口装置的特殊性,无法释放套管间的环空压力,因此造成了环空圈闭压力上升的现象,导致套管挤毁变形,严重威胁井筒安全与完整性。为了有效评估和预防环空圈闭压力带来的风险,本文开展了针对深水井环空圈闭压力预测模型,室内模拟实验和泡沫套管控压技术的研究。基于对典型深水井井身结构和水下井口装置结构特点的分析,研究了深水井环空圈闭压力的来源和形成必要条件,分析了环空流体的热力学性能随温度的变化规律,建立了多环空作用下的温度-压力-体积平衡矩阵方程,推导出了自由段管柱和封固段套管的热位移函数求解方程,构建了井筒地层热固耦合作用下的单环空井段、双环空井段和三环空井段的环空温压预测模型,评价了油井生产措施、环空流体热物性参数、套管物性参数和水泥环物性参数等可控影响因素对环空压力的影响。研制了模拟双环空井段井身结构的实验套筒,构建了深水井环空圈闭压力形成模拟实验方案。通过测试不...
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