一种利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法与流程

本发明属于油气开发，具体涉及一种利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法。

背景技术：

1、对高压高产气井、储气库井等油管柱来说，服役运行一段时间后，由于工况苛刻、腐蚀穿孔或油管接头加工质量等原因，会导致油管内气体沿缺陷处发生泄漏，油套环空的压力升高，为井筒的完整性带来安全隐患。利用常规井下泄漏检测工具进行泄漏点检测，如温度梯度检测、泄漏噪声或超声检测、中子射线检测等方法均可确定泄漏点。但这些方法均要求将检测工具下入井内，使得检测成本高、作业复杂、时间长、效率低，且不能对泄漏速率进行分析。直接基于实测最高压力，利用油管内、外压力平衡后泄漏不再发生的原理进行泄漏点深度计算，一般计算结果比实际值偏小，偏差较大，在15％以上。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，该方法不需要将工具下入井内，可得到泄漏点的井深和泄漏速率，且计算结果较直接利用压力平衡原理计算结果的精度较高。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，包括：

4、s1，在油套环空井口分别进行泄压的压力、温度和时间数据检测及升压的压力、温度和时间数据检测；

5、s2，基于泄压所得的压力、温度和时间数据及气体标准状态方程，计算得到油套环空内气柱体积vq，根据vq得到油套环空内气柱的高度hq，根据vq、油套环空横截面积、封隔器井深计算得到油套环空内保护液体积vb；

6、s3，利用升压所得压力、温度和时间数据及气体标准状态方程计算气体泄漏速率；基于升压过程中油套环空井口实测最大压力pmax，计算最大泄漏点深度hmax，估算气体从最大泄漏点深度hmax到油套环空内保护液液面的时间ti；

7、s4，基于升压过程中油套环空井口实测最大压力时刻向前推ti时刻的油套环空井口实测压力，计算实际泄漏点深度hi；基于气体泄漏速率计算ti时间内泄漏的气体体积vi；

8、s5，计算油套环空保护液深度hi内体积为vi的气体到达油套环空气柱内的油套环空井口压力计算值pi’；

9、s6，计算压力的相对偏差ri＝(pi’-pmax)/pmax；若ri不在设定的允许范围内，则调整时间ti，重复步骤s4～s6；若ri在设定的允许范围内，则s4计算的hi即是目标泄漏点深度。

10、优选的，s1中，数据检测的时间间隔不大于30秒。

11、优选的，s2中，油套环空内气柱体积vq的具体计算公式为：

12、

13、t1为泄压时的油套环空井口温度，p1为泄压前油套环空井口压力，p2为油套δt时间后油套环空井口压力，δt为泄压持续的时间。

14、优选的，s2中，油套环空内保护液体积vb计算过程为：vq除以油套环空横截面积，得到油套环空内气柱的高度hq，用封隔器井深减hq得到油套环空内保护液长度，油套环空内保护液长度再乘以油套环空横截面积，得到油套环空内保护液体积vb。

15、优选的，s3中，最大泄漏点深度hmax的具体计算公式为：

16、

17、ρ液为油套环空内保护液密度，ρ气为标准状态下天然气密度，g为重力加速度，a环空为油套环空横截面积，tmax为油套环空井口实测最大压力时对应的油套环空井口温度。

18、优选的，s3中，时间ti的具体计算方法为：

19、先设定一初始ti，从升压过程中油套环空井口实测最大压力时的时间向前推初始ti时间，计算比较和如果前者和后者相差小于0.5％，则认为此ti为目标ti，否则，若前者大于后者，则增大ti的值，重复进行前者和后者的比较，若前者小于后者，则减小ti的值，重复进行前者和后者的比较；

20、其中，tmax为油套环空井口实测最大压力时对应的油套环空井口温度，pi、ti分别为向前推ti时间时对应的油套环空井口实测压力、油套环空井口温度，μ为气体摩尔质量，r＝8.31j/(mol·k)；将油套环空内保护液液面至最大泄漏点之间的深度dmax分成n段，dmax＝hmax-hq,pij、tij分别为对应每段底部的压力、温度，j＝1,2,3,…,n。

21、优选的，s4中，实际泄漏点深度hi的具体计算公式为：

22、将h＝0开始带入逐渐增大h，直至v＜3.14×10-9m3时对应的h即为实际泄漏深度hi；

23、pi、ti分别为从油套环空井口实测最大压力时刻向前推ti时间时对应的油套环空井口实测压力、油套环空井口温度；pi+1为在pi之后的第一个油套环空井口实测压力检测数据。

24、优选的，s5中，油套环空井口压力计算值pi’的具体计算公式为：

25、

26、pi+1为在pi之后的第一个油套环空井口实测压力检测数据，pi为从油套环空井口实测最大压力时刻向前推ti时间时对应的油套环空井口实测压力，ti-1为与pi+1对应的油套环空井口温度。

27、优选的，s6中，所述设定的允许范围为±1％。

28、优选的，s6中，若ri不在设定的允许范围内，则调整时间ti，具体是：若pi’>pmax，将ti增加，若pi’<pmax，将ti缩小。

29、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

30、本发明提出一种利用油套环空井口压力泄压、升压过程数据计算泄漏点的方法。该方法利用油套环空井口进行泄压、升压操作的过程数据进行计算，不需要将工具下入井内，可得到泄漏点的井深和泄漏速率。因为该方法考虑了当油管泄漏停止后，油套环空保护液内还有气体，这些气体在从井底向井口运移过程中会发生膨胀，继续导致油套环空压力升高，该方法计算结果较直接利用压力平衡原理计算结果的精度较高，且可评估不同油管内、外压力差的条件下气体泄漏速率。利用该方法可进行油管泄漏点位置的初步评估，确定是否需要进一步详细检测和检测的范围。如需进一步检测，较目前方法缩小了详细检测的范围，降低油管泄漏总体检测成本。

31、进一步的，为了后续计算准确度，数据检测的时间间隔t应尽可能小，本发明优选的时间间隔能保证后续计算的准确度。

技术特征：

1.一种利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s1中，数据检测的时间间隔不大于30秒。

3.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s2中，油套环空内气柱体积vq的具体计算公式为：

4.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s2中，油套环空内保护液体积vb计算过程为：vq除以油套环空横截面积，得到油套环空内气柱的高度hq，用封隔器井深减hq得到油套环空内保护液长度，油套环空内保护液长度再乘以油套环空横截面积，得到油套环空内保护液体积vb。

5.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s3中，最大泄漏点深度hmax的具体计算公式为：

6.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s3中，时间ti的具体计算方法为：

7.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s4中，实际泄漏点深度hi的具体计算公式为：

8.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s5中，油套环空井口压力计算值pi’的具体计算公式为：

9.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s6中，所述设定的允许范围为±1％。

10.根据权利要求1所述的利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，其特征在于，s6中，若ri不在设定的允许范围内，则调整时间ti，具体是：若pi’>pmax，将ti增加，若pi’<pmax，将ti缩小。

技术总结
本发明提供一种利用环空压力泄压升压计算油管泄漏深度的方法，该方法利用油套环空井口进行泄压、升压操作的过程数据进行计算，不需要将工具下入井内，可得到泄漏点的井深和泄漏速率。因为该方法考虑了当油管泄漏停止后，油套环空保护液内还有气体，这些气体在从井底向井口运移过程中会发生膨胀，继续导致油套环空压力升高，该方法计算结果较直接利用压力平衡原理计算结果的精度较高，且可评估不同油管内、外压力差的条件下气体泄漏速率。该方法不需要将工具下入井内，可得到泄漏点的井深和泄漏速率，且计算结果较直接利用压力平衡原理计算结果的精度较高。

技术研发人员：申昭熙,林凯,王建军,韩礼红,潘志勇
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17