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注氮气管柱封隔器验封及防腐措施

注氮气管柱封隔器验封及防腐措施

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作者：赵栩鹤北京化工大学

学位级别：硕士

油井开采后期,常面临地层压力亏空、能量不足等问题,通过向油井注水或注气不仅可补充地层能量,还可靠动能、密度差等因素,提高原油流动性和采收率。塔河油田部分油井采用注氮气替驱工艺,平均提高采收率5%以上,替驱效益明显。但套压异常... 详细信息

油井开采后期,常面临地层压力亏空、能量不足等问题,通过向油井注水或注气不仅可补充地层能量,还可靠动能、密度差等因素,提高原油流动性和采收率。塔河油田部分油井采用注氮气替驱工艺,平均提高采收率5%以上,替驱效益明显。但套压异常升高和油管腐蚀现象也常伴随着注气工艺的进行,对现场操作带来了极大困扰。因此需对注氮气管柱的泄露原因和管柱防腐进行研究,提出油管中MCHR型封隔器密封锚定不牢是造成套压异常的可能原因之一。基于油气井杆管柱力学理论,对管柱受力进行了分析,结果表明:向井深5500 m的3寸半油管中注入30MPa氮气时,管柱产生1.55 m的收缩变形,变形产生的收缩力将作用在封隔器水力锚爪上。使用ABAQUS软件对MCHR型封隔器胶筒进行了坐封和验封模拟。坐封模拟结果表明:施加17.2MPa坐封力后,胶筒压缩良好,并与套管良好接触。验封模拟结果表明:MCHR型封隔器在注氮气时胶筒与套管的接触应力大于胶筒上下压差,封隔器密封良好,可起到密封作用。使用ANSYS Workbench,研究了 MCHR型封隔器水力锚爪在径向锚定力和轴向收缩力同时作用下的受力情况。模拟结果表明:轴向力产生的最大位移为0.0058 mm,数值较小,可认为水力锚爪锚定良好,故管柱在注氮气工况下,锚定良好。进行油套压对比计算时发现,在掺稀防垢单流阀处套压已大于油压,球阀开启氮气泄露,导致套压异常升高、环空腐蚀。对该掺稀防垢单流阀安装位置进行了限制:需安装在距离井口 3764 m以内。并对其结构进行了改进,在单流球阀上方安装可以承受16.5±0.2MPa的破裂盘,可确保首轮注气时套压正常、降低油管和套管腐蚀和方便封隔器验封。对注氮气用管柱和封隔器提出了防腐措施。为降低油管腐蚀,可添加抗氧缓蚀剂;为方便封隔器解封起出油管,推荐使用不带卡瓦的K341长胶筒封隔器,该封隔器增长了胶筒长度,可固定油管位置且提高工作压力;为降低MCHR型型封隔器腐蚀,推荐采用022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢材料制造封隔器的外部材料,不仅满足强度要求且提高了抗腐蚀性。

关键词：注气替驱管柱受力封隔器验封掺稀单流阀优化防腐

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