油气井井筒系统可靠性评价方法与应用*

何汉平

(中国石化石油工程技术研究院，北京 100101)

0　引言

油气井尤其是高温高压含腐蚀性流体油气井，其井筒安全可靠性越来越受到重视[1-3]。井筒安全可靠性主要依靠设置井筒结构部件来保障，若要确定井筒系统的可靠性，需要对构成井筒结构部件的可靠性进行评价。依据井筒系统的可靠性评价结果，可采取针对性的工艺设计措施。目前，针对组成井筒的单一部件的可靠性研究较多，如深井套管安全可靠性研究[4-5]和井口装置的可靠性研究[6-7]等，从受力、强度衰退等方面进行可靠性分析，但针对油气井井筒整体系统的可靠性研究鲜有报道。本文基于可靠性分析原理[8]，局部结构和整体系统分析相结合，通过分类分析典型油气井井筒机械部件构成及各部件的平均失效时间(MTBF)，从宏观上开展井筒系统可靠性定量分析方法设计，建立了油气井井筒系统可靠性框图和井筒部件、系统可靠性定量分析数学模型；应用该分析方法对某油气田单井进行井筒系统可靠性定量估评，预测油气田单井在不同生产年限后的井筒系统可靠性，估评结果可为油气井的井筒设计和生产监控、维护措施制定及安全管理提供指导依据。

1　油井井井筒部件构成分析

油气井尤其是高温高压油气井，其井筒结构(本文研究只涉及生产管柱、井口装置、采油气树及油套环空)相当于一个控制油气流动的物理系统[9-10]。该系统由2个子系统构成。子系统A保障油气流体正常流出井筒，其机械组成部件主要包括生产封隔器、油管、滑套、伸缩短节、井下安全阀、采油气树本体和采油气树闸阀(见图1)；……