CO_2注入井环空压力计算模型及控制方法研究_.pdf
东北石油大学硕士研究生学位论文
CO注入井环空压力计算模型及控制方法研究
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摘要
向油井中注二氧化碳不仅可以提高油气的采收率还能实现二氧化碳的地下埋存,
但二氧化碳是酸性气体易腐蚀油管,因此二氧化碳注入井中普遍存在环空带压现象,
严重威胁安全生产。现有关于环空带压的研究其对象多为高温高压气井,在对环空压
力计算时考虑到了气泡在环空保护液中的运移速度的影响,忽视了泄漏流体在环空中
相变的影响,而二氧化碳易相变,相变前后会产生巨大的体积膨胀差,由此引发的环
空压力变化量不可忽视。因此,本文针对油管泄漏导致的二氧化碳注入井环空带压现
象,在现有的环空压力计算模型的基础上,考虑了环空内二氧化碳相变的影响,对现
有模型进行了修正,并给出了合理的压力控制方法,对注采工作的安全进行具有指导
意义。
为提高计算准确度,调用NIST数据库中的参考值拟合了二氧化碳物性参数计算公
式,计算出不同温压条件下二氧化碳密度、粘度、压缩因子。再将温度、压力、相态、
物性参数进行耦合计算,得出井筒和环空的温压变化规律及相态分布情况,分析注入
条件对温压场、物性参数、相态分布的影响。然后根据压力平衡原理确定泄漏点深度,
计算泄漏速率,分析气泡在环空中的运移过程,在考虑气泡运移规律的环空带压计算
模型的基础上,结合环空温压场计算结果和两相流理论,对模型进行修正。将修正后
的模型用于案例井计算,与现场实测值对比,验证了模型准确性。对影响二氧化碳注
入井环空压力的因素进行了分析,参考环空压力恢复规律和环空泄压规律,从控制泄
压速率方面进行了环空压力控制方法研究。研究表明,对于示例井X井而言,其推荐
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工作压力范围在1.4MPa到12.62MPa之间,其最佳泄压速率为0.04m/s。
关键词:井筒温度场;井筒压力场;超临界二氧化碳;环空带压
II
东北石油大学硕士研究生学位论文
Studyonthecalculationmodelandcontrolmethodoftheannularpressure
oftheCO2injectionwell
ABSTRACT
Injectingcarbondioxideintooilwellsenhancesoilandgasrecoveryratesandfacilitates
undergroundCOstorage.However,COsacidicnaturecancorrodeoilpipes,oftencausing
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annuluspressureinCO2injectionwells,posingasignificantproductionsafetythreat.Current
researchonannuluspressure,primarilyfocusedonhigh-temperatureandhigh-pressuregas
wells,considerstheimpactofbubbletransportspeedchangesintheprotectivefluidsannulus
butoverlooksthephasetransitionimpactoffluidleakageintheannulus.GivenCOs