(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111158477.9 (22)申请日 2021.09.2 9 (71)申请人 中海石油 （中国） 有限公司 地址 100010 北京市东城区朝阳门北 大街 25号 申请人 中海石油 （中国） 有限公司北京研究 中心 (72)发明人 幸雪松　李中　吴怡　武治强　 范白涛　谢仁军　杨向前　郭华　 殷志明　岳家平　徐国贤　张兴全　 郭宗禄　庞照宇　赵以鹏　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 王春霞(51)Int.Cl. E21B 33/13(2006.01) E21B 47/00(2012.01) G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/02(2012.01) (54)发明名称 一种深水高温高压井固井环空油气窜流的 数值模拟方法、 系统及存 储介质 (57)摘要 本发明公开了一种深水高温高压井固井环 空油气窜流的数值模拟方法、 系统及存储介质。 所述方法包括如下步骤： 根据深水高温高压井水 泥环密封失效工况， 建立环空油气窜流几何模 型， 确定模型各材料区域模型参数及界面参数； 根据环空油气窜流几何模型， 进行网格划分、 确 定载荷及边界条件， 并开展有限元仿真计算， 获 取不同时间条件下环空窜流高度数值模拟计算 结果； 根据有限元仿真计算结果， 分别获得不同 流体性质条件 下、 不同界面胶结强度条件下和不 同窜流流量条件下环空窜流高度数值模拟计算 结果。 本发 明方法能够准确还原深水高温高压条 件下井筒内环空油气窜流现象， 为深入分析深水 高温高压井水泥环密封失效工况下环空油气窜 流问题提供了有效的研究手段。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 113898312 A 2022.01.07 CN 113898312 A 1.一种深水高温高压井环空油气窜流的数值模拟方法， 包括如下步骤： S1、 根据深水高温高压井水泥环密封失效工况， 建立环 空油气窜流几何模型， 确定模型 各材料区域模型参数及界面 参数； S2、 根据所述环空油气窜流几何模型， 进行网格划分、 确定载荷及边界条件， 并开展有 限元仿真计算， 获取不同时间条件下环空窜流高度数值模拟计算结果； S3、 根据有限元仿真计算结果， 获取不同流体性质条件下环空窜流高度数值模拟计算 结果； S4、 根据有限元仿真计算结果， 获取不同界面胶结强度条件下环空窜流高度数值模拟 计算结果； S5、 根据有限元仿真计算结果， 获取不同窜流流量条件下环空窜流高度数值模拟计算 结果。 2.根据权利要求1所述的数值模拟方法， 其特 征在于： 步骤S1按照下述 步骤进行： 基于深水高温高压井水泥环密封失效工况， 根据环空油气上窜的特点， 建立所述环空 油气窜流数值几何模型； 根据实验室测试以及现场资料， 确定套管、 水泥环和地层的材 料参数； 根据深水高温高压井固井作业实际工况， 确定固井一和固井二的界面的参数。 3.根据权利要求1或2所述的数值模拟方法， 其特 征在于： 步骤S2照下述 步骤进行： 根据所述环空油气窜流几何模型， 进行网格划分， 确定最小网格数； 根据所述环空油气窜流网格模型， 确定初始条件及边界条件， 并模拟真实地应力情况； 根据所述环空油气窜流数值模型， 展开有限元仿真计算， 获取不同时间条件下环空窜 流高度数值模拟计算结果。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的数值模拟方法， 其特征在于： 步骤S3按照下述步骤 进行： 设置不同的流体粘性， 确定界面水力胶结强度及面剪切强度条件； 在上述条件的基础上， 计算 不同粘性 流体在相同时间内的窜流高度； 根据上述数值模拟计算结果， 获得不同流体粘度对环空油气窜流高度影响规 律。 5.根据权利要求1 ‑4中任一项所述的数值模拟方法， 其特征在于： 步骤S4按照下述步骤 进行： 根据影响环空油气窜流的因素， 设置不同的界面胶结强度； 根据不同的界面胶结强度， 确定环空流体粘度条件， 计算相同时间内的环空窜流高度； 根据上述数值模拟计算结果， 获得不同界面胶结强度对环空油气窜流高度影响规 律。 6.根据权利要求1 ‑5中任一项所述的数值模拟方法， 其特征在于： 步骤S5按照下述步骤 进行： 设置不同的窜流 流量参数； 根据不同的窜流流量， 确定环空流体粘度条件及界面胶结强度， 计算相同时间内的环 空窜流高度； 根据上述数值模拟计算结果， 获得不同窜流 流量对环空油气窜流高度影响规 律。 7.一种深水高温高压井环空油气窜流的数值模拟系统， 包括处理器和存储有计算机程 序的存储器； 所述处理器被配置成执行所述计算机程序以实现如权利要求1 ‑6中任一项所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113898312 A 2述的数值模拟方法。 8.一种计算机存储介质， 其特征在于： 所述计算机存储介质上存储有计算机程序， 当所 述计算机程序被处 理器执行时实现如权利要求1 ‑6中任一项所述的数值模拟方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113898312 A 3