用交错网络建立气水两相数值试井模型

数值试井是解决地层中多相流试井问题的有效手段。本文考虑复杂地层天然气开发过程中井筒气水两相流动和地层气水两相渗流等对试井分析的影响,建立了气水丙相地层／井筒两相组合数学模型。在对井筒微分方程进行离散时,采用交错网格离散井筒气水两相流动的动量守恒方程,解决了常规网格导致的不合理压力场问题,为模型的求解奠定了良好的基础。实例计算结果表明,交错网格的应用是成功的。     

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气井的试井分析是气藏开发动态监测和动态分析的一个重要手段。气藏和气井进入开发的中、后期后,不同程度地见水使井筒气水两相流动和地层气水两相渗流对试井分析结果的影响日益突出,包括常规试井方法和现代试井方法的现有传统试井分析技术受解析解处理方式的限制,无法较好地考虑上述复杂因素的影响,寻求新的试井分析方法已经成为气田开发对技术发展的一大要求。文章针对天然气开发过程中气水井井筒流动和地层渗流的特点,考虑井筒气水两相流动和地层气水两相渗流等对试井分析的影响,建立了气水两相地层／井筒两相组合数学模型并用数值方法进行了求解。为气水井试井开辟了新的途径。     

气水井试井分析新方法

针对目前气田开发及试井分析技术的现状，本考虑井筒气水两相流动对地层气水两相渗流的影响，通过建立井筒／地层气水两相组合数学模型并用数值方法实现对其的求解，提出了气水井试井的新方法，并对将组合模型用于气水井试井分析的特殊的处理技术进行了研究和阐述。实际气水井压力恢复分析结果表明，相对于传统的试井分析技术，本提出的气水井试井新方法解释结果更可靠，解释的特征更多，应用面扩大，为气水井试井分析提供了科学的依据和有效的手段。     

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文章分别用已建立的气水上地层／井筒两相组合数值模型，常规试井方法和SimBest II数模软件对二口实际气水井的压力恢复数据进行了解释，分析表明：建立的气不井组合数值模型比目前常规的单相气井试井模型具有明显的优势，解释结果更可靠，更丰富，同时，数值方法的离散化特点也便于独立地对地层中各节点相关参数进行调整，使复杂地层的气水井试井分析真正成为可能。     

煤层气井气水两相流动阶段流入动态研究

煤层气井在开采过程中必定经历气水两相流动阶段,气水两相流动的结果,必然导致煤层气藏压力动态发生变化.因此,研究煤层气井气水两相渗流理论,对于预测煤层气井气水两相流动阶段井底流压的变化及产量动态具有非常重要的作用.基于质量守恒原理,建立了煤层气井气水两相流动阶段地层瞬态渗流的数学模型.通过定义气水两相拟压力函数,同时考虑...     

复合模型在凝析气藏试井解释中的应用

凝析气藏在低于露点压力生产时，井筒附近出现两相流区，使得地层中析出的液体大大影响开发过程中的流动特性。应用多区复合试井模型，对某复杂凝析气藏中实际试井资料进行处理，提出了在凝析气藏试井中可以确定因析油反凝析引起的地层多相作用区，同时分析了试井过程中出现的曲线异常问题。     

水平气井全井段气水两相流动数值模拟分析

水平井井筒内气水两相流动规律和积液过程与直井差异较大.为明确水平井气水两相流动规律,建立水平井积液识别方法,利用相似原理,建立水平气井全井段气水两相流动理论计算模型,应用多相流模拟软件对水平井积液过程进行数值模拟分析.结果 表明,水平井积液后水平段的压力损失较小,积液易堆积在造斜段,影响产能.对复杂完井段持液率影响因素...     

高速非达西流动对产水气井产能的影响

在气藏开发过程中,井筒附近高速非达西流动是影响气井产能的重要因素。基于直井井筒周围平面径向渗流原理,考虑地层气水两相渗流以及井筒附近高速非达西流效应,定义气水两相拟压力,推导出了产水气井二项式产能公式。实例论证表明,产水使得气井产能大大降低,而高速非达西流动对气井产能影响较小,且产水后高速非达西效应将会减弱。本文研究可为产水气藏的开发提供理论基础。     

气水两相流试井解释理论模型与图版研究

从渗流力学的基本原理出发，基于气水两相物质平衡方程和状态方程，结合运用两相拟压力的方法，建立了气水两相不稳定试井模型。考虑井筒储集效应和气体高速渗流的非达西效应的影响，得出无因次拟压力及其导数与无因次时间之间的关系，制作了气水两相流试井理论图版，为气水两相流试井解释研究提供了理论基础。     

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气水同产井是有水气藏开发中后期所出现的一种普遍现象,此时地层的渗流特征不同于单相气体渗流特征,必然导致气水同产井的压力动态特征不同于纯气井,即气水同产井的流入动态不同于纯气井,而气不同产井的流入动态是动态分析及井筒举升的基础,关于气水同产井流入动态的研究,国内还未见相关的文献报道,文章的研究作了有益的浓度,文章基于质量守恒原理,建立了气水两相地层瞬态渗流的数学模型,通过定义气水两相拟压力函数,将渗流数学模型线性化,在获得数学模型解后,考虑地层损害和非达西效应的影响,推导出在地层中为水气两相渗流的气水同产井的二项式产能方程,从而建立了气水同产井瞬态流水动态关系曲线的理论,由此,可以作出气水同产井的流入动态关系曲线,为气水同产井的动态分析提供了理论基础。     

井下有积液气井的产气剖面解释方法研究

气井内最常见的是气水两相流动.当井底有积液时,气体携带积液连续流向井口,其所携带的积液由于重力影响在井筒下部上下循环流动,这一现象会造成对井内流体的产量解释误差很大.目前国内外常用的漂流模型、滑动模型、均流模型等均不能描述这种特殊情况.基于此,在测试仪器已无法解决该问题的情况下,利用浮力射流理论提出了井筒中局部积液段气液两相流动的概化模式.应用多相混合物模型对井筒中的气液两相紊流运动进行了数值计算,其中雷诺应力采用标准k-epsilon紊流模型和壁函数方法封闭.在计算区域的进口处给定均匀来流速度,在出口引入压力边界条件.计算结果验证了气体射流推动积液运动和形成积液自循流的模式.根据计算结果修正各分层产水量的计算方法,为储层评价和工程作业提供了一种全新的途径.     

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煤层气采出有扩散和渗流两个过程，比常规天然气层中的渗流方程复杂。煤层气由煤层流入井筒的过程为：随着煤层中水的不断采出，地层压力下降，吸附在煤层中的煤层气被解吸出来，并扩散至割理，割理中的气体渗流到达井筒。采用非平衡态吸附模型，研究单相煤层气在煤体和割理中的流动规律。在拟稳态流和不稳态流的数学模型假设下，用气体标准压力代替Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附公式中的压力，得到气层中标准压力所满足的方程。如果考虑无限大地层或有界圆形封闭和定压地层，最终得到井底无量纲准压力及其导数的解。     

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双重介质低渗油气藏，往往存在低速非达西渗流，故该类油气藏的油气井试井分析更具复杂性。在考虑井筒储集和表皮效应的前提下，建立了双重介质油气藏低速非达西渗流有效井径试井的数学模型；采用数值反演法，绘制了无限大地层条件下的典型曲线；讨论了不同参数条件下曲线的特征以及应用方法。该成果可进一步推广到双渗透模型和复合模型中，以解决复杂油气藏的试井问题。     

深水气井测试温压场耦合模型求解及实现

为求解深水气井测试温压场耦合模型，需优选气液两相流动模型，结合两相嘴流模型、两相持液率公式、两相产能方程，建立关于时间和空间的非稳态压降与传热模型差分方程组，并采用Newton Raphson方法计算，实现对开井放喷瞬态过程的模拟。结果表明：①该方法真实再现了放喷过程中液位上升和地层产气等2个阶段；②预测井口参数与现场工况吻合，井口压力、温度平均误差小于5%，满足工程精度要求；③模拟结果再现了井筒内诱喷液及测试完井液动态过程，为合理制定测试设计提供依据；④高产能深水气井测试期间，应采用较大尺寸管柱及油嘴放喷，提高清井速度，防止冰堵。算例分析结果表明数学模型真实反映了深水气井测试放喷过程。该研究成果对深水气井测试方案设计及后续跟踪评价具有指导意义。     

CO2井筒相变流动温度压力计算模型研究

CO2在井筒流动过程中的气液相变对井筒温度、压力分布的计算有较大影响。CO2流体在气液相变段的流动属于两相流动,目前常用的计算方法均未考虑该气液混合段的两相流计算。文章从传热学及两相流理论出发,建立了井筒流体相变过程中温度、压力分布的耦合计算新模型;考虑沸腾传热和凝结传热的影响,对流体相变过程中井筒总传热系数进行了修正。该模型主要创新在于可以对CO2流体相变过程中气液混合段的温度、压力进行求解,并能对该混合段气液组分含量变化的动态过程进行计算。运用此模型对吉林油田H75-29-7井压力、温度、质量含气率进行了计算,计算结果与实测结果对比显示本模型计算精度较高。     

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动力压井法是一种非常规井控技术，在动力压井过程中利用井内或环空流体的流动阻力和静液压力来平衡喷井的地层压力，它已在压制强烈井喷中成功使用。文章介绍了确定动力压井所需流量的3种方法：在纯摩阻法计算模型中用单一流体计算流动压降；稳态两相模型表征稳态条件下的流体流动，并考虑两相流体在温度、压力变化条件下的压缩性；瞬态两相流动模型计算泵入压井液过程中两相邻时间段的井底压力变化。不断增加的静液压力与流动阻力加大了对地层的压力,分析与计算结果表明：两相流动模型优于单一流体的纯摩阻计算法。当压井管柱底端不在井底时，可以使用离井底动力压井法。在注入点处压井液液滴的沉降与液体回流是该方法压井成功的关键，因为它们能够增加对井底的有效压力。液滴的最大直径和牵引系数是判断沉降与回流的依据,最大液滴直径可据Weber数确定，而牵引系数是滑脱速度雷诺数的函数。压井液在上升天然气气流中碎裂成液滴是一个由空气动力学与流体力学所决定的复杂过程,尚需进一步研究以得出能更精确地确定离井底动力压井作业中液体回流的条件。     

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针对川西气田须二段气藏特点,提出采用单管永久式封隔器完井;井下油管柱的连接丝扣宜采用金属对金属密封扣;井下封隔器、管材及相关配套设备应使用既抗H2S又抗CO2腐蚀的材质;在完井时使用缓蚀剂或对管柱全面预膜,生产中定期加注缓蚀剂。在无水采气期,根据数学模型,获取一系列保证气井岩石不发生速敏效应、井筒不积液、油管不发生冲蚀的优化产量,制定气井合理工作制度,尽量延长无水采气期。根据相关数学模型,计算带水采气期气井不同压力条件下的携液临界流量,从而确保实际产气量大于携液临界流量,以便充分利用地层能量带出液体;气井出水后随着地层能量的降低,为维护气井正常生产,初步优选出泡沫和优选管柱为须二气藏产水气井的排水采气工艺技术。     

非达西渗流对低渗透气藏气水同产水平井产能的影响

水驱气藏开采到一定程度就会产水,此时出现的气水两相流动会增大气体渗流阻力,使气井产量急 剧下降。 气井产能的确定是科学合理开发气田的基础,对气井的配产具有重要的指导意义。 根据气水两 相渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,引入了气水两相拟压力以及两相拟启动压力梯度,建立了启动压 力梯度、滑脱效应、应力敏感、地层伤害以及近井地带高速非达西影响的低渗透气藏气水同产水平井产能 方程。 研究表明：生产水气比对气井产能影响最大,在气井生产过程中应尽量控制气井见水;随着启动压 力梯度、应力敏感和生产水气比的增大,气井产能不断降低;随着滑脱因子增大,气井产能不断增加;在启 动压力梯度对气井产能的影响中,气相启动压力梯度比水相启动压力梯度所占的权重更大     

低渗透气藏气水两相流井产能分析方法研究

对于存在边水、底水及层间水的低渗透气藏,当气井产水后,出现了气水两相流动。气井产能的合理 计算关系到各项开发指标的确定,有利于整个气田的高效开发。以质量守恒原理为基础,通过建立气水两 相同时流动的运动方程,在定义气水两相拟压力函数和气水两相拟启动压力梯度之后,推导出考虑启动 压力梯度和地层损害影响的低渗透气藏气水两相流井的三项式产能方程,并在此基础上阐明了该方程的 求解方法。通过实际应用,得到了受启动压力梯度和水气质量比影响的低渗透气藏气水两相流井的流入 动态关系曲线。研究表明,随启动压力梯度和水气质量比的增大,均导致气井无阻流量减小。该项研究为 存在边水、底水及层间水的低渗透气藏的产能及动态分析提供了一定的理论基础。