李宗林，张晓梅，孟 昊

（1.中原油田分公司石油工程技术研究院，河南濮阳 457000；2.俄罗斯莫斯科古勃金石油大学，河南濮阳 457000）

带封隔器气井套压允许值计算浅谈

李宗林1，张晓梅1，孟 昊2

（1.中原油田分公司石油工程技术研究院，河南濮阳 457000；2.俄罗斯莫斯科古勃金石油大学，河南濮阳 457000）

带有封隔器的气井套管环空出现带压情况，压力过高将给气井生产带来安全隐患。为研究此类气井套压最大允许值的通用计算方法，针对此类气井井身结构，模拟井筒压力分布情况，判断井筒压力危险点，计算带压允许值，为气井生产管理提供科学依据。

气井；最大套压允许值；流压

1 气井带压情况简介

气井套管环空带压具有普遍性，带有井下封隔器的气井理论上应没有套管压力，但由于生产过程中井筒密封性不可能达到理想条件，套管环空会带有一定压力，这种压力可能来自产层流体或者其他层窜气等。套压过高会给生产造成极大的安全隐患，如损坏封隔器、致使套管、油管损毁等。有必要对套压值进行控制，划定一个警戒值，也就是最大允许带压值，为此类气井的日常管理提供依据。

2 最大允许油套压力值的确定

针对带有井下封隔器的气井井身结构（见图1），最大允许套压值是根据生产套管抗内压、油管抗外挤、永久封隔器耐压差、套管头耐压值和地层应力、井筒流体压力计算得来。气井的运行时间，井筒状况、地层压力、完井管柱、井下工具的受力状态和工作状况，这些因素都影响到最大允许套压值的确定。

图1 带封隔器气井井筒结构示意图

要计算最大允许套压值，首先要确定一个危险点——受力最接近额定工作压力的点。气井理想生产状况下，油套压力、技套压力均为0，油压30MPa。油套环空液柱压力系数按1.27（可根据实际情况调整），远大于套管外压力系数和油管内压力系数。可见，在环空充满保护液的情况下，深度越大的位置受力越接近额定工作压力，危险点在永久式封隔器处。

1）由生产套管抗内压确定的最大允许套压值

式中：p抗内压——生产套管抗内压强度，MPa。pe——生产套管外压力，即地层压力，MPa。p环空液柱压力——油套环空内环空保护液产生的压力，MPa。

2）由油管抗外挤确定的最大允许套压值

式中：p抗外挤——油管抗外挤强度，MPa。pf——油管内流压，MPa。p环空液柱压力——油套环空内环空保护液产生的压力，MPa。

3）由永久封隔器耐压差确定的最大允许套压值

式中：p封隔器耐压差——封隔器耐压差，MPa。pf——油管内流压，MPa。p环空液柱压力——油套环空内环空保护液产生的压力，MPa。

4）由套管头耐压确定的最大允许套压值

p额定——套管头额定压力，MPa。

式1～4中a=f（井生产状况，生产时间，流体性质，材质）。基于气井套管头、油管、套管、封隔器存在腐蚀、磨损等情况，参考API RP 90——《海上油气井套管环空带压管理》，a1、a2、a3取0.8，a4取0.5。

给定气井产量，应用软件建立模型，可计算得到井筒压力剖面，即可得到pf。

3 最大允许技套压力值的确定

1）由技术套管抗内压确定的最大允许套压值

式中：p抗内压——生产套管抗内压强度，MPa。

pe——生产套管外压力，即地层压力，MPa。

p环空液柱压力——油套环空内环空保护液产生的压力，MPa。

2）由油套抗外挤确定的最大允许套压值

式中：p抗外挤——油套抗外挤强度，MPa。

3）由套管头耐压确定的最大允许套压值

p额定——套管头额定压力，MPa。

式5～6中a=f（井生产状况，生产时间，流体性质，材质）。基于气井套管头、油管、套管、封隔器存在腐蚀、磨损等情况，参考API RP 90——《海上油气井套管环空带压管理》，a1、a2取0.8，a3取0.5。

4 结论与认识

1）通过气井环空压力允许值计算，推荐控制的套压最大允许值能同时满足套管、油管、封隔器、井口安全承压要求，降低了环空带压气井风险，保障了气井安全生产。

2）与国外标准相比，加入封隔器承压能力的考虑因素，使计算结果更加科学可靠。

[1] 何生厚.普光高含H2S、CO2气田开发技术难题及对策[J].天然气工业，2008，28（4）：82-85.

Talking about Calculation of Allowable Value of Gas Well Pressure with Packer

Li Zong-lin，Zhang Xiao-mei，Meng Hao

With the packer of the gas casing casing with a pressure on the ring，the pressure is too high will bring safety hazards to the production of gas wells.In order to study the maximum permissible value of the gas well pressure set，this paper provides a scientif i c basis for the production management of the gas well for the wellbore structure of the gas wells，the distribution of the wellbore pressure distribution，the risk of the wellbore pressure and the calculation of the pressure allowance.

gas well；maximum pressure tolerance；f l ow pressure

TE258

：B

：1003–6490（2017）04–0177–01

2017–03–06

李宗林（1986—），男，河南濮阳人，工程师，主要从事采油气工艺研究工作。