確認(rèn)深水井處于APB風(fēng)險(xiǎn)的篩選系統(tǒng)

確認(rèn)深水井處于廁風(fēng)險(xiǎn)的篩選系統(tǒng)摘要井筒環(huán)空圈閉壓力升高（AnnularPressureBuild-叩以下簡(jiǎn)稱(chēng)APB）在深水井中是一個(gè)很常見(jiàn)的問(wèn)題，如果APB引起的荷載破壞了管線的完整性，則需要進(jìn)一步選擇和設(shè)計(jì)減小APB的方法。這種計(jì)算的分析過(guò)程十分乏味，因?yàn)樵S多情況下確定關(guān)鍵變量和“假設(shè)”情景必須對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。盡管分析技術(shù)需要評(píng)估APB和減壓的方法是眾所周知的，但有必要快速和可靠地執(zhí)行這些計(jì)算。本文探討了開(kāi)發(fā)過(guò)程和計(jì)算工具確定了深水井在APB下的風(fēng)險(xiǎn)，雖然工具的結(jié)構(gòu)對(duì)安裝啟用的電子數(shù)據(jù)表來(lái)說(shuō)是單一的，但是在技術(shù)上和精密度上來(lái)說(shuō)是嚴(yán)格的，這個(gè)工具將作為一個(gè)個(gè)案來(lái)分析一個(gè)或者多個(gè)減壓方法對(duì)井的完整性是有必要的。需要一些詳盡的辦法才能組建這樣一個(gè)工具，即APB矩陣方程，把減壓方法展開(kāi)成一個(gè)定量的模型，最重要的是，在APB運(yùn)算法則中對(duì)一個(gè)井筒創(chuàng)建一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式，這在附錄中有提到。在APB的作用下地層彈性作用（即環(huán)形邊界條件）是通過(guò)將地層視為彈性地層的方程計(jì)算。引言調(diào)查遵照了8?Marlin項(xiàng)目確定了APB的潛在原因。后續(xù)的操作比如Pompano表明APB在鉆井和生產(chǎn)過(guò)程中都威脅到了井筒的完整性。深水帶來(lái)的挑戰(zhàn)導(dǎo)致了對(duì)DPB的關(guān)注和它對(duì)井筒完整性的影響。這些工作已經(jīng)確定了一組作為研究設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中應(yīng)該考慮APB的深水井。我們分析APB及其影響發(fā)現(xiàn)，APB的減緩策略對(duì)于一個(gè)成功設(shè)計(jì)并安裝這些深井裝置都是至關(guān)重要的技術(shù)盡管APB模型從概念上來(lái)說(shuō)是很簡(jiǎn)單的，在成為一個(gè)可以讓人接受的結(jié)果之前一定在細(xì)節(jié)上有很多漏洞也需要豐富的經(jīng)驗(yàn)和工程評(píng)價(jià)。在算法的程度上這些細(xì)節(jié)包括選擇合適的PVT環(huán)流模型和熱敏模擬器，使用合適的邊界條件評(píng)價(jià)環(huán)空的靈活性，以及能有效解決APB方程的數(shù)值計(jì)算方法。一旦確定了這些細(xì)節(jié)問(wèn)題，軟件的運(yùn)用上就不會(huì)表現(xiàn)出很多計(jì)算上的困難。不過(guò)，在創(chuàng)造井筒數(shù)學(xué)表達(dá)式的時(shí)候還是或多或少有困難的。這一步需要將井的幾何結(jié)構(gòu)，定位，環(huán)空是怎樣聯(lián)系的，把這些轉(zhuǎn)變成一個(gè)環(huán)形幾何問(wèn)題的數(shù)學(xué)表達(dá)式，盡管這個(gè)問(wèn)題用FEA軟件可以很簡(jiǎn)單的解決，但確定這些方法是否導(dǎo)入到電子數(shù)據(jù)表中是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。本文論述了對(duì)APB篩選的辦法和計(jì)算方法的發(fā)展。APB的概念基礎(chǔ)已經(jīng)眾所周知，下一節(jié)開(kāi)始介紹更多的APB設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)分析還有緩解措施的量化。本文伴隨著一個(gè)APB幾何解釋的問(wèn)題，這種方法極大地簡(jiǎn)化了目標(biāo)的計(jì)算。附錄A明確列出了APB環(huán)形靈活矩陣方程和檢查APB上形成的彈性作用。把地層作為一個(gè)彈性地基，忽視水基形成的彈性和合成泥土帶來(lái)的差異。這些觀點(diǎn)都以一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明了，審核典型深水APB的候選辦法。本文的結(jié)論根據(jù)創(chuàng)建一個(gè)井筒的數(shù)學(xué)表達(dá)式的過(guò)程而得出。表達(dá)式將計(jì)劃和井筒的立面作為一組二元矩陣。這些矩陣具有具有獨(dú)特的拓?fù)湫?。因此?lèi)似這種井筒表示方法是獨(dú)立于施工草案的，是獨(dú)特的適合代表深水井的復(fù)雜幾何機(jī)構(gòu)的表示方法，通常包括環(huán)空外部深層套管，多重封隔器之間的環(huán)空，水泥頂部和基底頂部封隔器。除了APB計(jì)算和井筒熱傳導(dǎo)應(yīng)用程序中明顯的使用，這種方法是一個(gè)電子數(shù)據(jù)表中簡(jiǎn)單的程序。技術(shù)背景計(jì)算APB科學(xué)家們很好的理解和記錄過(guò)APB的物理性質(zhì)，APB的結(jié)果是由無(wú)約束流體體積變化和容器允許體積變化的的差異所決定。環(huán)空體積的變化是由維持力學(xué)平衡所引起通過(guò)了解流體體積變化的大小以及壓力和溫度的變化在力學(xué)上的反應(yīng)°APB的大小在一個(gè)或多個(gè)環(huán)空里計(jì)算得到。這樣一個(gè)結(jié)果有關(guān)溫度壓力包含溫度壓力方程誘導(dǎo)的環(huán)空容積變化引起的環(huán)空流體體積變化方程導(dǎo)致。APB的建模方法區(qū)別于計(jì)算流體體積變化的方法。體積變化的流體NVfl是在溫度變化△:T的硬質(zhì)容器中，壓力變化APo0是流體體積的初值，m和切z分別是熱膨脹系數(shù)和彈性模量。這個(gè)方程往往是轉(zhuǎn)變成更熟悉的凈流體體積應(yīng)變的定義如下:第二種計(jì)算流體體積的方法使用p(P,D是在壓力P和溫度T下密度，△表示數(shù)量的變化，和環(huán)空體積V。的整合。方程（3）是一個(gè)環(huán)形流體質(zhì)量守恒的結(jié)果，在環(huán)空中添加增量體積變化評(píng)價(jià)流體體積為根據(jù)的結(jié)果。方程（3）不需要體積彈性模量和熱膨脹系數(shù)的顯性知識(shí)。相反，這個(gè)方程是基于了解是溫度和壓力的作用下流體密度函數(shù)。不考慮使用計(jì)算流體體積變化的方法，最后一步等同于環(huán)空體積變化下△&的流體體積變化左知。對(duì)于多重環(huán)空，在給定的環(huán)空壓力變化影響相鄰的環(huán)空的壓力變化。方程（4）適用于所有環(huán)空，導(dǎo)致一組聯(lián)立方程的解決辦法屈服于APB的大小。liVj=^］［^P］+|r1］［lT| ［AV人］是表示流體在井筒內(nèi)體積變化的列向量，［AP］表示在環(huán)空中未知的APB的向量，［A］表示井筒環(huán)空柔度矩陣，這個(gè)矩陣中的每個(gè)詞表示一個(gè)組件的體積變化經(jīng)歷了單元的環(huán)空壓力的變化。m］表示由于在環(huán)空內(nèi)的熱膨脹提供的體積變化，［AT］表示套管柱內(nèi)溫度變化，每個(gè)［AV,］都由方程（3）得來(lái)，方程（3）中的函數(shù)包含環(huán)空未知的最終壓力，方程（5）需要反復(fù)的迭代，具體見(jiàn)附錄A。模型描述見(jiàn)參考文獻(xiàn)5、7、8、10，計(jì)算A0需要使用方程（1）或者（2），參考文獻(xiàn)9中的模型使用方程（3）。它表明可以通過(guò)認(rèn)識(shí)熱膨脹體積系數(shù)和體積彈性模量油管流體密度的變化來(lái)說(shuō)明方程（1）和（3）在計(jì)算上是完全統(tǒng)一的。根據(jù)方程（1），并假定流體性質(zhì)的常數(shù)，當(dāng)滿足以下條件，能完成滿意的計(jì)算：（1）在環(huán)空體積的條件下流體的溫度初值和壓力分布沒(méi)有明顯的變化。（2） 溫度初值和最終溫度值沒(méi)有太大的變化（3） 溫度變化值是正值在典型的深水環(huán)空中，這些條件不是總能滿足。比如，在典型的深水井中海底環(huán)空頂部的初始溫度是40°F，然后在底部的溫度是200°F。這樣的結(jié)果是，在頂部的和在底部的流體彈性模量的變化值高達(dá)10%的合成流體。對(duì)于水的流體，差異還會(huì)更大，除非方程（1）在流體性能上溫度和氣壓的變化占有一定比例，它的使用能導(dǎo)致很大的差異。最終，使用方程（1）會(huì)導(dǎo)致計(jì)算中溫度變化成為負(fù)值的問(wèn)題。從現(xiàn)實(shí)的角度看，目前的工作已經(jīng)足夠，解釋了在環(huán)空流體的物體性質(zhì)的變化比方程（3）簡(jiǎn)單。其他差異的條件有比如流體性質(zhì)的影響，在井內(nèi)邊界構(gòu)造的影響，井的類(lèi)型等等在參考文獻(xiàn)2中有討論。假設(shè)流體體積V^在初始溫度為匕壓力為烏在密閉的環(huán)空中。盡管在下面的論證是有效的，當(dāng)溫度和壓力在環(huán)空中變化時(shí)，假設(shè)溫度和壓力恒定，圖1中的實(shí)曲線代表在恒溫條件下由于壓力的變化導(dǎo)致環(huán)空流體體積的改變。壓力軸線的原點(diǎn)代表壓力初值4,圖中的虛曲線代表流體體積在不同溫度時(shí)的變化。在圖3中壓力和體積變化曲線由流體狀態(tài)描述所構(gòu)造。由于初始溫度值和壓力值都已知道，圖1中的實(shí)曲線和虛曲線都能被計(jì)算出來(lái)。最終溫度時(shí)今APB是虛曲線上的某一個(gè)點(diǎn)，這一點(diǎn)是由繪圖三分之一的體積變化曲線代表環(huán)空壓力和溫度變化的函數(shù)。當(dāng)給定一個(gè)溫度變化，單個(gè)不受約束的環(huán)空體積的改變△&大約是一個(gè)壓力變化函數(shù)K變△&大約是一個(gè)壓力變化函數(shù)KP，所以:人代表環(huán)空的靈活度，單位用/psi或者m3/Pa表示。容器的彈性變化體積，如圖6所示，由經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的實(shí)線表示。C點(diǎn)，環(huán)空的曲線與流體曲線的交點(diǎn)是應(yīng)變兼容性力學(xué)平衡點(diǎn)。AC代表流體從最初到最終狀態(tài)的變化。因此，APB等同于AC，AC的投影在壓力軸線上。對(duì)于一個(gè)完美的硬質(zhì)容器，容器體積的變化由AB表示，從圖中可以看出由于容器的彈性導(dǎo)致APB的減小。Fig.1A.PBinanElasticAnnulusFig.1A.PBinanElasticAnnulusAB=APBinarngjdlcantairierAlM=APBiri]amefastk:corittainoT圖1在彈性環(huán)空中APB圖1表明了以下重點(diǎn)：APB是一個(gè)孤立的區(qū)域無(wú)法超過(guò)AB，B點(diǎn)代表在硬質(zhì)容器中的流體狀態(tài)。AC投射在△￥軸上表示環(huán)空體積的變化，為避免多重環(huán)空鄰近的環(huán)空影響目標(biāo)環(huán)空的體積變化，因此，直線代表環(huán)空體積變化于是有了傾斜，如果鄰近環(huán)空的APB比比目標(biāo)環(huán)空中的APB更大的話，AC可以在P軸線下方。AC的長(zhǎng)度代表由于純粹的熱膨脹引起的流體體積的變化入。的長(zhǎng)度和AC在△￥軸線上的投影不同點(diǎn)在于由于壓力和溫度變化導(dǎo)致容器體積的變化。4通過(guò)方程（3）的體積變化曲線計(jì)算適用于不同類(lèi)型的流動(dòng)。比如，在環(huán)空中氣墊的存在包括沒(méi)有疑問(wèn)在方程（1）中沒(méi)有使用彈性模量。5最后當(dāng)。＜77,如果流體冷卻了，則說(shuō)明這個(gè)方法可以不用修改直接使用，這個(gè)方法的特點(diǎn)在研究注水期間環(huán)空壓力是十分重要的。識(shí)別這些APB易于實(shí)現(xiàn)電子數(shù)據(jù)表格計(jì)算的特點(diǎn)，當(dāng)方程（5）明確的標(biāo)注一個(gè)井筒的時(shí)候，問(wèn)題減少到在圖（1）去搜尋在每個(gè)環(huán)空中的C點(diǎn)，這樣的搜索算法可以適用于在典型數(shù)據(jù)表格應(yīng)用使用內(nèi)置常規(guī)算法程序。這些常規(guī)運(yùn)算方法是高斯搜索算法和牛頓非線性方程的修改。流體PVT關(guān)系很多合成物的密度和水基鉆井泥漿是溫度和壓力復(fù)雜的作用下完成的。一般的，鉆井泥漿由基液，水，增重劑組成。泥漿的重量是獨(dú)立部件的平均密度P和丫分別代表密度和下標(biāo)組成成分的體積分?jǐn)?shù)。固體的壓縮率比液體的小很多，在APB應(yīng)用中，假定增重劑的密度一直是在恒溫恒壓條件下。我們知道基液和水的PVT特征，合理的表示應(yīng)對(duì)壓力和溫度變化的泥漿密度。一個(gè)合理的描述在鉆井過(guò)程中應(yīng)用的大量的合成基液乳液和鹽水密度P(P,T)通過(guò)以下方程給出：p(PT)=pjAJ+虬)+霉+耳)P+(AJ十.尸］.⑻Pw是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的水的密度，壓力P和溫度T分別用psi和°F的單位。數(shù)字常量氣,B/=0,1,2,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到。因此，使用方程8的時(shí)候需要注意，特別是當(dāng)溫度和壓力超出測(cè)試時(shí)P-T變化的數(shù)據(jù)。表格(1)表示一個(gè)典型鹽水，合成的流體的曲線擬合常量。參考文獻(xiàn)14和15提供了油基和水泥基的PVT統(tǒng)計(jì)供我們選擇，鹽水也同樣如此。水的最優(yōu)密度是從ASME蒸汽表得到。Table1-CurveFitCoefficientsiinEq.(8)forTypicalFluids7ppgBaseHuid113ppgCaCljbrins80%BaseFljidarid20%Brineemulsian-4.03E-04-3.97E-04-4.39E-04B.1ZE-011.3SE-KJ0928E-O11.3QE-0B325E31.2GECS3.10E-OE1南E-06toBE-06-354E-13-5.BEE-14-J.IEtz-U4-2O7EZ-12G99E-12-4.04Dr2表1方程8中的典型流動(dòng)擬合曲線系數(shù)模型緩解策略在大多數(shù)深水井中，在開(kāi)始的時(shí)候APB上升的很快，以接近30psi/min的速率達(dá)到峰值5000-8000+。減小APB風(fēng)險(xiǎn)需要像（a）氮阻隔，（b）防爆膜，（c）可壓縮的復(fù)合泡沫。雖然使用隔熱套管也能有效減小AP。真空隔熱套管的熱量從生產(chǎn)傳送到換新空間流體而不是直接從環(huán)空，這樣可以有效的減小APB。復(fù)合泡沫復(fù)合泡沫屬于多孔固體材料一類(lèi)，由其內(nèi)部的多孔構(gòu)造的特點(diǎn)歸為這一類(lèi)?？障锻ㄟ^(guò)球體增強(qiáng)。圖2表明了復(fù)合泡沫對(duì)流體靜壓的反應(yīng)，復(fù)合泡沫的動(dòng)態(tài)取決于破裂壓力和壓縮率。當(dāng)達(dá)到破裂壓力時(shí)，泡沫開(kāi)始大量的破裂知道所有的孔隙空間有的坍塌或者充滿了浸入的流體。在終點(diǎn)的體積應(yīng)變唄認(rèn)為是壓縮率。對(duì)泡沫的綜述和設(shè)計(jì)見(jiàn)參考文獻(xiàn)6。這里需要注意的是，破裂壓力和壓縮率都是可以通過(guò)一些泡沫工程方法進(jìn)行控制的，破裂壓力受溫度的影響。設(shè)在溫度為T(mén)1和壓力P1,裝有流體的容器質(zhì)量為m,。在圖3中A點(diǎn)是密度與壓力的比值。匕是容器的體積，/是泡沫的體積與容器體積的比，在容器中流體的密度初值由下面公式給出：之后，將容器封閉防止泡沫流失，流體的密度仍然為常量，如圖3所示狀態(tài)變化從A點(diǎn)到B點(diǎn)。

Finalpore七心8宙口導(dǎo)自YuiuinelHi：Finalpore七心8宙口導(dǎo)自YuiuinelHi：StrfluiFig.2-HesponseofSyntacticFoamtoPressurePre5surcLinearRegIon.Sk]pa=Fijaqibulkrnndulu-SC-ompre^wnn「前*]-卬M:、Plat聞uFLrurr圖2復(fù)合泡沫對(duì)壓力的反饋Fig.3-APBMitigationwithSyntacticFoaminaRigidContainer圖3復(fù)合泡沫在密封容器中APB的減小讓泡沫的破裂壓力隨著溫度Pc(P1<Pc<P2)變化(變化范圍從1toT2)。隨著溫度升高。泡沫破裂后的體積設(shè)為^匕，X為泡沫的壓縮率。因此流體的密度從，變化到：

fn.(10)fn.(10)圖3中的C點(diǎn)，通常Pc’WPc,兩種壓力的差異由流體PVT的反饋和泡沫破裂時(shí)產(chǎn)生的體積所決定。如果溫度繼續(xù)升高，在封閉容器中流體的密度不能改變，流體狀態(tài)變化到D點(diǎn)即最終溫度丁2時(shí)壓力達(dá)到Pfoam，AB代表泡沫流失后的APB，AD代表泡沫之前的APB，因此這個(gè)圖表明了減小的效果。圖4圖4復(fù)合泡沫在彈性容器中的APB在圖4中與圖內(nèi)容相似，實(shí)線和虛線分別代表網(wǎng)狀流體體積在容器中開(kāi)始時(shí)的溫度和最后時(shí)的溫度體積的變化。在破裂壓力pc，泡沫的破裂影響網(wǎng)狀流體的體積變化。因此，虛線下降。泡沫之前的APB就已知道，在許仙和實(shí)線的交點(diǎn)。圖中幾乎圖形表示泡沫的減緩效應(yīng)。氮?dú)饩彌_氣頂像一個(gè)巨大的吸收器，單位體積變化的氣體壓力的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液體。APB的減小，氣體不需要特殊分析，氣體被認(rèn)為是另一種流體，在環(huán)空中的流體體積的變化是通過(guò)液體和氣體反饋的PVT計(jì)算出來(lái)的。減小的效果依靠怎么將氮?dú)庾⑷氲江h(huán)空。氣頂減小APB方法詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)6和19。Fig.5-EffectofanOpenShoe圖5打開(kāi)閥門(mén)的影響打開(kāi)閥門(mén)和破裂盤(pán)沒(méi)必要為了減緩策略打開(kāi)套管閥門(mén)，井的建設(shè)實(shí)踐建議不管未膠結(jié)的套管柱閥門(mén)，除非具有滲透性的碳?xì)浠衔锊糠帜軓木勃?dú)立。如果一個(gè)開(kāi)放的井眼趨于仍然打開(kāi)，環(huán)空中的壓力被閥門(mén)的壓力泄漏所限制，流體泄漏的體積如睡計(jì)算得出。圖5與圖1和圖4相似，除了X軸線現(xiàn)在是環(huán)空底部的壓力，即在開(kāi)放井眼區(qū)域，同樣的思路計(jì)算破裂盤(pán)的影響。檢測(cè)工具構(gòu)架檢測(cè)工具構(gòu)架在本文中提到的主要有三個(gè)模塊，一個(gè)溫度模擬器，一個(gè)APB計(jì)算器，還有一個(gè)管狀設(shè)計(jì)檢查計(jì)算器。熱量模擬器決定所給的生產(chǎn)條件的井筒溫度。使用者不能被強(qiáng)迫去使用內(nèi)置熱量模擬器，保留使用其他有關(guān)設(shè)備輸入溫度廓線的權(quán)力?，F(xiàn)有的溫度模擬器是基于井筒熱量轉(zhuǎn)換方程的有限差公式。這些模擬器有很強(qiáng)的計(jì)算能力，一個(gè)更簡(jiǎn)單的但是更嚴(yán)密的熱量模型是以Ramey提出的設(shè)想為基礎(chǔ)。Ramey表達(dá)的是一個(gè)閉合形似解，這個(gè)方法在檢測(cè)工具中適用的話要滿足：一個(gè)能多相管線流動(dòng)能量轉(zhuǎn)移的模型一個(gè)能描述從井筒到地層界面的熱輻射的模型一個(gè)能描述在井筒中各區(qū)域的熱量阻力流體的熱傳導(dǎo)系數(shù)從Pethukovcorrelation得到，這需要流體縱向流動(dòng)的熱學(xué)性質(zhì)。一個(gè)準(zhǔn)確的解法需要用到多相流動(dòng)關(guān)系，一個(gè)簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式包含多相和壓縮性的影響，這是由Sagar提出。在地層中的放射熱傳導(dǎo)模型和Ramey提出的有些類(lèi)似，使用標(biāo)準(zhǔn)的熱量傳遞方程計(jì)算井筒實(shí)心部分的熱阻。充滿流體的環(huán)空的熱阻通過(guò)使用垂直環(huán)空的自然對(duì)流關(guān)系得到，這是由Dropkins和Somerscales提出。一旦計(jì)算出給定一個(gè)熱狀態(tài)下的APB，使用者可以檢查變量帶來(lái)的影響，比如，水泥頂部，流動(dòng)類(lèi)型，減緩策略等等。同時(shí)設(shè)計(jì)檢查

計(jì)算器升級(jí)了能反映安全因素和設(shè)計(jì)余量這是符合套管設(shè)計(jì)實(shí)踐的慣例的。一個(gè)示范井圖6是以個(gè)深水油井。表2表明ABI爆破（最小內(nèi)部屈服壓力），井中使用的管線坍塌評(píng)定。井下正常地?zé)嵩鰷芈蕿閛f1.05°F/100ft，穩(wěn)定井口溫度是233°F，差不多等于井底溫度。在繼續(xù)討論圖6中井特點(diǎn)之前，先對(duì)APB作一些分析。APB從概念上來(lái)講是一種非常常見(jiàn)的，需要了解到環(huán)空流體溫度的變化Tn，PVT反饋和對(duì)環(huán)空彈性認(rèn)識(shí)。這些影響能以理論精確的合理比重去計(jì)算，設(shè)計(jì)師關(guān)心的是在一個(gè)井的有效工作時(shí)間中所創(chuàng)造的的價(jià)值以及一些可能性。因此，預(yù)測(cè)條件不確定性必須徹底的檢查一下。rro.置Mud田時(shí)X&andue!eiiX&IO,?,15"5iirFiE-B匚7TOC碰測(cè)UUI3-皎N.F?110roeItMLMLOgr4SJ^^SL4?.T-D&TCCptfTtr?tomT碰測(cè)UUI3-皎N.F?110roeItMLMLOgr4SJ^^SL4?.T-D&TCCptfTtr?tomTProdUnir

?iwac^liiKO■if.tm-21,??ll.bSDN■口Bhiihia.D@nne門(mén)HUI31.QFig.6-ATypicalAPBCandidateWell圖6典型的APB狀態(tài)下的井Table5■APIRatinqsofStringsusedinExampleWellOD,in.Wt.,ppfGradeBurst,psiCollapse,psi1三如J-Sh149S20169.0J-RJSO0249016118J□■1253775』43D135/00B.2p-ro3E3015741U如bt)./l-Jb3血W說(shuō)如I9b10519E3V12J.0C-90門(mén)奚日切巧歸9I-SI切E』13B33表2在是示范井中管線API評(píng)定即使復(fù)雜井筒的熱量模擬和在評(píng)價(jià)熱量流動(dòng)中，有限差網(wǎng)格，假設(shè)流涕和地層特性的熱量傳遞的精確性相差無(wú)幾，通常認(rèn)為從工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)誤差為±5°來(lái)進(jìn)行熱量預(yù)測(cè)。另一種不確定來(lái)自于PVT的動(dòng)態(tài)。直到幾年前，流體的APB是通過(guò)體積彈性模量和熱膨脹系數(shù)計(jì)算得到。詳細(xì)的流體性質(zhì)特別是新型合成流體，重型鹵水，乳液的缺乏。一般這種數(shù)據(jù)從項(xiàng)目計(jì)劃中得到。APB很大程度上是被環(huán)空中靈活性所控制。靈活性是環(huán)空邊界彈性的作用。雖然環(huán)空的靈活性能計(jì)算出來(lái)，但是對(duì)于環(huán)空的改造以及水泥區(qū)塊的改造是不確定的。因此，計(jì)算APB預(yù)測(cè)是十分復(fù)雜的，作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，是以80-150psi/°F，的流體溫度增加的趨勢(shì)，。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)空熱量上升100°F，APB將會(huì)減少約8000到15000psi。環(huán)空中A，B和D點(diǎn)，在生產(chǎn)中10切的TOC在95/8的生產(chǎn)套管中降到閥門(mén)的135/8，C點(diǎn)有一個(gè)氣閥打開(kāi)區(qū)域，有些井的設(shè)計(jì)者認(rèn)為環(huán)空有氣閥打開(kāi)的區(qū)域有不會(huì)持續(xù)的APB，由于在閥門(mén)超過(guò)破裂梯度時(shí)流體的泄漏°Marlin事件和從GOM操作者得來(lái)的一些證據(jù)表明長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)放的井眼很難了解到一些信息，已經(jīng)舉例說(shuō)明過(guò)把環(huán)空插入到井眼中是行不通的。就此而論，謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)者不會(huì)依賴(lài)于開(kāi)放井眼區(qū)域，甚至在他們出席的時(shí)候。一段時(shí)間之后，在泥漿中使用的增重劑開(kāi)始起作用，并開(kāi)始封堵開(kāi)放經(jīng)驗(yàn)區(qū)域。后一個(gè)例子，取決于堵塞的位置能導(dǎo)致高APB由于平均溫度變化在井中狹小的區(qū)域變化的更高，堵塞的深度可由概率評(píng)估。在更多的例子中，概率性的改造可以通過(guò)明智的分析避免。TmwnriiLJir%aF圖7生產(chǎn)溫度穩(wěn)定狀態(tài)曲線圖七是油管中穩(wěn)定狀態(tài)溫度分布曲線和示范井的環(huán)空曲線。圖8是每個(gè)環(huán)空APB由于C區(qū)域深度堵塞的作用。就之前的討論，家假設(shè)C環(huán)形區(qū)域的底部不同于閥門(mén)的135/8，12000ft的深度。在很多深水井中，帶有熱量的流體流經(jīng)之前提到過(guò)的環(huán)形油管。壓力的限度被決定如網(wǎng)狀井口壓力在生產(chǎn)套管中不能導(dǎo)致環(huán)向應(yīng)力超過(guò)一部分屈服應(yīng)力。因此，在圖8中，環(huán)空A中規(guī)定壓力為2600psi，這樣在這個(gè)環(huán)空中網(wǎng)狀井口壓力不會(huì)超過(guò)4950psi。

環(huán)空B深7英寸，生產(chǎn)套管不能影響其他環(huán)空，被平均溫度變化控制的APB保持在1900psi不變。環(huán)空C和E在生產(chǎn)進(jìn)行時(shí)會(huì)有溫度大幅度的升高，能提高APB。在環(huán)空。中堵塞深度減少，兩個(gè)環(huán)空的硬度都有所提高引起APB的單調(diào)上升。環(huán)空D則表現(xiàn)的不同，是一種相反的趨勢(shì)。當(dāng)環(huán)空C中的堵塞深度低于TOC的套管的135/8英尺時(shí)，環(huán)空D的APB受它流體溫度變化控制，在環(huán)空C中的APB比環(huán)空D的更大，環(huán)空C中的高APB驅(qū)動(dòng)了環(huán)空D中的壓力。在套管頂部當(dāng)環(huán)空C堵塞到了目標(biāo)井135/8英尺以上，環(huán)空C中的壓力影響環(huán)空D中的APB。在這個(gè)過(guò)程中，環(huán)空D中的APB僅僅只受流體溫度變化控制。因此，當(dāng)堵塞到環(huán)空C135/8英尺時(shí)的環(huán)空D的APB和堵塞在135/8英尺一下時(shí)TOC更小。當(dāng)堵塞深度從15500ft到15500ft到14000ft時(shí)環(huán)空D中的APB呈直線下降，這是由于環(huán)空D硬度的降低引起的。甘加口iiire心e收moT<ti^(jor<ilurachsnngMiinthi?unG^rri^nlBdannulus.甘加口iiire心e收moT<ti^(jor<ilurachsnngMiinthi?unG^rri^nlBdannulus.T由thnii^frixrnea^LME-d■wimton-fcflthflnwii66ndiliOh.—An^Liu^B p口p l AnnLku^C^3dpnn^^-AnnukJaD/LEppgSBU,—AFaHJliJAE111.3■歐舟Rl|平ifE5r-_a_占npnEMWAimAiia7A3S.3C■121臼D77.6■14-50伯&嫁inShHRFig.8-SensitivityofAPEtoPlugginginAnnulusC圖8充填環(huán)空C的APB的敏感性討論在環(huán)空D中的APB的動(dòng)態(tài)不僅僅是學(xué)術(shù)上的興趣，盡管環(huán)空D暴露在地層中，之前已經(jīng)討論過(guò)APB可能存在的原因。由于環(huán)空C和E需要減小APB的辦法，有可能在密封的環(huán)空D中充填135/8時(shí)達(dá)到破壞負(fù)荷，然而環(huán)空C并沒(méi)有。很容易的知道這個(gè)方案中在充填135/8時(shí)最小API破壞系數(shù)是0.83，這樣APB減小辦法就不能在這個(gè)環(huán)空實(shí)施，其他的辦法如使用更好的更堅(jiān)固的管柱保證套管完全的粘合，概述ISODIS10400中由討論。ISODIS10400提供計(jì)算管柱性能的知道方法，計(jì)算結(jié)果是比API方法下計(jì)算出的結(jié)果小的。測(cè)試損毀值的數(shù)據(jù)表明在之前損毀值上升的經(jīng)驗(yàn)上能得到更高的損毀值。這些測(cè)試都是以所有數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)為基礎(chǔ)的還有對(duì)物理性質(zhì)和幾何學(xué)上小心的控制。這樣的控制是典型地通過(guò)制造套管過(guò)程中QA/QC過(guò)程小心仔細(xì)的按規(guī)程試驗(yàn)。當(dāng)管柱生產(chǎn)廠商定下來(lái)生產(chǎn)規(guī)格后，QA/QC能并入OCTG購(gòu)物單。環(huán)空C和E。在環(huán)空C和E中由于很高的APB所以導(dǎo)致通過(guò)選擇更重的或者更高等級(jí)的管柱來(lái)滿足井眼的完整性是不切合實(shí)際的。有效的使用破裂盤(pán)能使環(huán)空E中的APB減小。一般地，破裂盤(pán)在外部管線20英尺上是最有效的如圖6,破裂盤(pán)的方法是從從壓力容器工廠借鑒，現(xiàn)在已經(jīng)很好很有效地被用于一些深水井的項(xiàng)目中。他們的操作方法在概念上很簡(jiǎn)答，合適的盤(pán)的設(shè)計(jì)需要對(duì)管狀制造精度，盤(pán)的評(píng)級(jí)變化，對(duì)完成盤(pán)盤(pán)期望盡可能的是按盤(pán)的最大荷載設(shè)置。這些變量已經(jīng)在專(zhuān)門(mén)的計(jì)算方法中很好的運(yùn)用了。破裂盤(pán)的等級(jí)的選擇，是由超過(guò)APIMIYP20英寸，133ppf,J-55套管,但是小于最終管道破裂能力，這樣的要求趨向于Klever-Stewart方程。通過(guò)圖5描述的方法，依靠盤(pán)安裝的深度，能證實(shí)如果在環(huán)空C中APB沒(méi)有降低的情況下環(huán)空B中的APB等限度是2800psi，如果固體在11.3ppgSBM能解決，流體的密度降到流體基礎(chǔ)密度7ppg，則APB的限度為4100psi。在降低環(huán)空C中中的APB時(shí)所用到的技術(shù)包括，將爆破盤(pán)設(shè)置子135/8英尺在15500ft，在合成泡沫模塊的10切英尺，生產(chǎn)套管，一個(gè)氮?dú)鈿忭?。大多?shù)這些方法的使用是去平衡井筒完整性