环形防喷器应急关闭后井内套管柱上顶机理

作     者：张波 罗方伟 郑钰山 陆努 娄尔标 蔡孟哲 许玉强 Zhang Bo;Luo Fangwei;Zheng Yushan;Lu Nu;Lou Erbiao;Cai Mengzhe;Xu Yuqiang

作者机构：中国石油集团安全环保技术研究院有限公司 中国石油勘探开发研究院 中国石油塔里木油田分公司 中国石油长城钻探井下作业公司 中国石油大学(华东)石油工程学院 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2022年第50卷第7期

页      面：43-48页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目“钻井井下气液固多相流中超声波传播特性及气侵监测方法研究”(52074326) 中国石油重大科技专项“井控应急关键装备与配套技术研究”(2021ZZ03) 中国石油前瞻性基础性战略性技术攻关项目“高压油气井油套管泄漏地面监测诊断技术及风险预警技术与装备研究”(2021DJ6504) “复杂油气井套损诊断及风险管控关键技术研究”(2021DJ6502) 

主　　题：环形防喷器 喷涌高度 套管受力 上顶机理 控制分析 

摘      要：为揭示环形防喷器应急关闭后井内套管柱的上顶机理,建立了井口喷涌情况下的套管柱上顶力学机理模型,分析了上顶力和制动力的来源,提出了判别套管柱上顶的依据,以轴向力和临界喷涌高度为指标评价了不同条件下套管柱上顶风险。研究结果表明:模型分析结果与现场实际观察结果相符,可用于研究井内套管柱上顶力学行为;随着井口液柱喷涌高度的增加,套管柱轴向力由0变正并随着上升,引鞋水眼节流引发的液压力是套管发生上顶的主要原因,环形防喷器抱紧力与管柱重力共同起到制动作用;对于井控风险较高的井,井内管柱数量较少时应及时评估上顶风险,并合理设计引鞋水眼直径、配备防上顶措施,从而提高临界喷涌高度,降低管柱上顶风险。研究结果可为复杂地层管柱下放过程中的井控风险管控提供指导和依据。