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检 索 范 例 :范例一: (K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 范例二:J=计算机应用与软件 AND (U=C++ OR U=Basic) NOT M=Visual
作 者:杨博远 刘怀亮 张辉[1] 刘宇 李军 席岩 Yang Boyuan;Liu Huailiang;Zhang Hui;Liu Yu;Li Jun;Xi Yan(China University of Petroleum(Beijing);Beijing Huamei Century International Technology Co.,Ltd;China University of Petroleum(Beijing)at Karamay;College of Architecture and civil Engineering,Beijing University of Technology)
机构地区:[1]中国石油大学(北京)石油工程学院 [2]北京华美世纪国际技术有限公司 [3]中国石油大学(北京)克拉玛依校区 [4]北京工业大学建筑工程学院
出 处:《石油机械》2025年第1期80-88,共9页China Petroleum Machinery
基 金:国家自然科学基金联合基金重点支持项目“四川盆地深层超深层气井环空带压预防与管控基础研究”(U22A20164);国家自然科学基金青年科学基金项目“页岩气井多级压裂诱发断层滑移量化计算模型与套管变形控制方法研究”(52204018);国家自然科学基金联合基金集成项目“复杂环境下水泥环全生命周期密封理论与控制方法”(U22B6003);中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“200℃/105 MPa抗硫井下安全阀及封隔器研制”(2021ZG11);中国石油大学(北京)克拉玛依校区引进人才基金“页岩油气井全生命周期井筒完整性分析与优化体系构建”(XQZX20220019)。
摘 要:封隔器作为关键的井下生产工具,在保护油气安全生产和提高生产效率方面发挥着重要作用,但在高温高压的复杂作业环境下,由于其承受的轴向载荷过大,容易出现失效情况。以封隔器轴向载荷对研究对象,考虑焦耳-汤姆孙效应建立了测试与生产工况下的温-压耦合预测模型和温-压耦合作用下的封隔器载荷计算模型,分析了产量、封隔器下入深度及气体相对密度对封隔器承受载荷的影响。研究结果表明:焦耳-汤姆孙效应对高温高压井井筒温度和压力的分布有显著影响,考虑焦耳-汤姆孙效应的计算结果更符合现场实际情况;封隔器轴向载荷增加到极限值时,存在失效的风险,同时封隔器轴向载荷随着产量、封隔器下入深度和气体相对密度的增加而增大,产量从20万m^(3)/d增加到100万m^(3)/d时,封隔器轴向载荷增加152.33 kN;封隔器下入深度增加1500 m时,封隔器轴向载荷增加140 kN;气体相对密度增加0.08时,封隔器轴向载荷增加9.83 kN。研究结果可为高温高压井封隔器优化设计提供理论基础。Packer,as a key downhole tool,plays an important role in ensuring the production safety and efficiency of wells.However,in complex operating environments with high temperature and high pressure,the packers are prone to failure due to excessive axial loads on them.Taking the axial load of the packer as the research object,and considering the Joule-Thomson effect,a temperature-pressure coupling prediction model under testing and production conditions and a packer load calculation model under temperature-pressure coupling effect were built.Then,the influences of production rate,packer setting depth and gas relative density on the load borne by the packer were analyzed.The research results show that the Joule-Thomson effect has a significant impact on the distribution of temperature and pressure in high-temperature and high-pressure(HTHP)wellbore,and the calculation results considering the Joule-Thomson effect are more in line with the field situations.When the axial load of the packer increases to the limit value,there is a risk of failure;meanwhile,the axial load of the packer increases with the increase of production rate,packer setting depth and gas relative density.When the production rate increases from 200000 m^(3)/d to 1 million m^(3)/d,the axial load of the packer increases by 152.33 kN.When the packer setting depth increases by 1500 m,the axial load of the packer increases by 140 kN.When the gas relative density increases by 0.08,the axial load of the packer increases by 9.83 kN.The research results provide a theoretical basis for the optimization of packer in HTHP wells.
关 键 词:高温高压井 多场耦合 封隔器 焦耳-汤姆孙效应 轴向载荷预测
分 类 号:TE934[石油与天然气工程—石油机械设备]
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