气井携液临界流量研究

准确计算携液临界流量对采气工程方案编制有很重要意义。根据最新的研究成果,液滴在气流的作用下呈高宽比接近0.9的椭球体。在这种情况下,计算气井携液临界流量需要考虑液滴形变的影响。在分析了前人携液模型和产水气井携液流动机理的基础上,考虑了液滴内部流动对曳力系数的影响,建立了新的气井携液临界流量计算模型。     

气井携液临界流量计算新方法

气井最小携液临界流量是气藏开发方案编制中的一个重要参数.目前现场主要应用Turner和李闵公式进行气井携液临界流量的计算.但这2个公式具有一定的局限性,都没有考虑界面张力对携液临界流量的影响,在计算时将气水界面张力简化为常数进行计算,而实际上界面张力是温度与压力的函数.因此,文中对现有计算公式进行了修正,并根据实际气井情况进行了计算,结果表明,在计算气井携液流量时应该考虑界面张力,其计算结果更为客观、实际.     

气井临界携液流量的计算方法

在气藏开发中,气井井底的液量若不能及时排出,就会在井底聚集,将会形成积液,严重时造成水淹停产,因此,预测气井积液很重要。目前现场主要应用Turner模型进行气井临界携液流量的计算,但有一定的局限性。在实际生产现场,每口井的生产条件是不一样的,因此在计算气井临界携液流量时应先结合拽力系数G的全域拟合关联式计算出液滴的拽力系数,采用与Turner液滴模型相同的力学分析方法,得到了针对不同生产井的临界携液流量的计算公式。通过实例的计算分析,其预测结果较符合实际生产。     

计算气井临界携液流量的新方法

准确计算气井临界携液流量具有十分重要的意义。国内外学者在Turner公式的基础上对其携液系数进行修正得到了不同的临界携液流量公式,但这些公式忽略了将表面张力及气体偏差系数取为常数对计算结果的影响,也未考虑不同携液系数对各气田的适用性,因此应用过程中往往存在较大误差。为此,本文首先对公式中的表面张力及气体偏差系数进行了修正,并对忽略这两个参数的变化所产生的计算误差进行了分析,然后探讨了常规公式不具有普遍适用性的原因,并在此基础上提出了一种应用流温流压梯度测试资料推导携液系数并得到目标气田临界携液流量公式的新方法。最后经实例验证表明本文提出的临界携液流量计算新方法相较于常规方法更具准确性和现场适用性。     

气井携液机理与临界参数研究

气井井筒携液工况诊断方法主要包括临界流速法和临界动能因子法。目前对于哪种方法更科学、更合理尚无定论,给应用选择造成了困难。为此,从分析圆管流动的基本特征入手,对两相垂管流的携液机理与形式进行了再探讨。研究结果表明:(1)两相垂管流积液的原因是气相无法保持连续,连续携液时液相存在的主要形式是管壁环膜,管流的基本流型是环雾流;(2)气流携液的实质是能量驱动,携液工况变化的本质是单位体积气流动能的量变引起的两相流型的质变;(3)临界动能因子法体现了流体流动依赖于能量驱动的物理学基本原理,携液机理符合圆管流动基本特征和能量守恒定律;(4)而临界流速法则忽视了横截面上流速存在径向差异的管流基本特征,不符合两相垂管流条件下气流携液的实际情况,存在着局限性;(5)液相物性不同导致连续携液的临界动能因子略有差别的管流基本特征,综合确定环雾流临界动能因子的通用取值为10 Pa~(0.5)。该研究成果揭示了两相垂管流气流携液的机理与本质,明晰了采用不同模型所得结果差异大的根源,确立了通用的诊断方法和参数。     

定向气井连续携液临界产量预测模型

针对定向气井比直井更难于排水采气的问题,对于高气液比（气液比大于1 400 m³/m³）的产水定向气井,Turner等人建立了圆球液滴模型计算高气液比临界产量,并应用于现场实践;同时李闽等人提出了椭球液滴模型,有效地指导了气田生产。但是传统的液滴携液计算模型在预测高气液比定向气井临界产量时,忽略了井斜角度变化对临界产量的影响,导致了定向气井临界产量的计算结果与实际情况有较大的偏差。根据井斜角度、曳力系数与雷诺数（在1×10³～2.2×10⁵或2.2×10⁵～1×10⁶范围之间）的关系,建立了定向气井高气液比携液临界产量预测模型,预测模型可用于计算高气液比定向气井的携液临界产量。通过实例对比分析表明,该预测模型计算结果与现场生产实际更加吻合,从而验证了该预测模型的可靠性和准确性。     

气井携液临界流量计算方法研究

本文引入实际现场数据进行对比,在彭朝阳提出新模型的基础上,提出修正系数,提高模型的预测准确度,并通过与实际数据的比较验证了修正系数的可行性。     

气井携液临界流速多模型辨析

围绕气井携液临界流速的计算,有很多理论推导或实践回归模型。因为模型之间的差异很大,在模型选择与应用方面一直没有定论。通过多模型对比与辩证分析发现,模型之间存在基本恒定的比例关系,对井筒两相流动中液相存在形态认定的不同是模型之间的主要区别,没有一种模型可以对井筒连续携液工况作出一个全面合理的解释。依据流体力学基本原理和两相垂直管流流态基本理论,结合实验观察和现场实测流压梯度分析,对井筒携液工况开展了进一步的探讨,认为环雾流同样具有连续稳定的携液能力,液滴雾流并非唯一的连续携液流态,把深究液滴的具体形状作为求解携液临界参数的唯一途径,存在明显的局限性。结合两相携液流态特征,提出了便于现场操作的模型选择与应用意见。     

计算气井最小携液临界流量的新方法

气井最小携液临界流量是采气工程方案编制中的一个重要参数.目前现场主要应用Turner和李闵公式进行气井最小携液临界流量的计算,但这两种公式有一定的局限性.因此,根据气井中运动的球帽形液滴,建立了球帽状液滴模型的气井最小携液临界流量计算公式.并对实际井例进行了计算,给出了气井携液过程中不同分散相存在时的最小携液临界流量的确定方法.     

气井临界携液流量计算方法的改进

准确预测气井临界携液流量对于优化气井生产制度、延长气井生产寿命具有十分重要的意义。国内外学者通过对Turner公式中的临界携液系数进行修正,得到了不同的临界携液流量公式,但这些公式普遍忽略了表面张力和气体偏差系数随温度和压力的变化,以及不同临界携液系数对各气田的适用性。针对这2个问题,文中首先修正了临界携液流量公式中表面张力及气体偏差系数的取值方法,并对将其取作常数的误差进行了分析;然后提出了一种利用流温流压梯度测试资料计算各井段天然气参数,并在此基础上反推临界携液系数的方法,利用该方法即可得到适用于不同气田的临界携液系数及临界携液流量公式。实例计算验证表明,改进后的临界携液流量计算方法较常规方法具有更高的准确性。     

定向气井临界携液流量预测新模型

针对定向井气体携液机理不清、临界携液流量预测误差较大等问题,基于定向井筒中液膜的受力状况,考虑气芯与液膜之间的剪切力、液膜与管壁之间的剪切力、流体重力和液膜前后的压差等作用,建立了定向气井临界携液流量预测模型,并推导了该预测模型相对于Turner模型的修正系数。敏感性分析结果表明,修正系数主要与油管内径和井斜角有关,受管壁摩擦系数的影响较小;同时还给出了修正系数速查表,以便于实际中使用。现场实例计算分析结果表明:1所建立的预测模型计算误差小于5%,与定向气井临界携液流量常用计算模型相比,计算精度提高10.03%~48.72%;2计算结果与现场生产实际更加吻合,可准确地预测定向气井的临界携液流量。该研究成果对定向气井合理配产、携液动态预测具有指导意义和实用价值。     

天然气斜井携液临界流量预测方法

目前,广泛应用的天然气井携液临界流量计算模型是建立在直井基础之上的,没有考虑井斜角对携液的影响。但是,随着定向井和水平井的日益增多,现有直井计算模型已经不能准确预测斜井的携液临界流量。为解决这个问题,以Turner计算模型为研究基础,同时考虑井斜角的影响,根据球形液滴的受力条件,认为其在斜井井筒运动过程中不会一直沿井筒中心线上升,而是慢慢运移至油管壁,最终沿管壁向上方滑动。依据牛顿摩擦定律,计算出管壁对液滴的摩擦力,重新建立液滴受力模型,提出了斜井携液临界流量预测模型。最后,在Turner模型的基础上,推导出了修正系数表,认为修正系数与摩擦系数和井斜角有关。通过现场实例应用,计算结果表明该计算方法具有较高的精度。     

考虑液滴形状影响的气井临界携液流速计算模型

为了判断气井是否积液同时优化气井配产,基于气流中液滴总表面自由能与气相总湍流动能相等的关系,建立了考虑液滴直径、液滴变形及变形对液滴表面自由能影响的气井临界携液流速计算模型(以下简称新模型):基于椭球体假设,通过分析液滴变形对液滴表面积及表面自由能的影响,建立起液滴最大迎风面直径的计算公式;考虑液滴变形对液滴所受曳力的影响,提出针对椭球形液滴的临界携液流速表达式;考虑液滴变形和液滴内部流动的影响,将Brauer模型基于圆球体的曳力系数计算值增大20%作为变形椭球体的曳力系数;基于能量守恒原理提出液滴变形参数与临界韦伯数函数关系式,并将计算结果下调10%;采用考虑气井压力和温度影响的表面张力计算公式。将新模型与Turner模型、李闽模型、王毅忠模型、王志彬模型和熊钰模型进行对比,并在44口气井开展了现场验证。结果表明,新模型的预测结果与气井的实际状况吻合最好。结论认为,新模型可用于对气井积液的判断。     

大牛地气田气井最小携液产量研究

探讨大牛地气田气井最小携液产量,可为气井合理产量的制定、排水采气工艺措施的优化提供依据.在综合分析大牛地气田气井积液特征的基础上,提出了气井积液的地面识别标准,并运用该标准对研究区270井次的积液情况进行判别;在考虑井筒注醇和温度、压力影响的情况下,通过实验确定了气液界面张力值,在此基础上提出了大牛地气田气井最小携液产量公式,研究区270井次的积液情况对公式进行检验的结果表明,该公式对气井积液判断的正确率为93.3%,比用李闽公式判断的正确率提高了24.8%,能较好地判别大牛地气田气井的积液情况.     

斜井携液临界流量模型研究

斜井井筒结构复杂,井筒内气流携液困难。利用斜井模拟实验装置对斜井携液临界流量进行测试,将实验结果与液滴模型、Belfroid携液模型、液膜模型进行对比,结果表明：理论模型计算出的携液临界流量值比实验测试值大,Belfroid携液模型计算的携液临界流量值随井筒倾角变化趋势与实验测试结果一致。根据实验测试数据,对Belfroid携液模型中的携液临界流速公式系数进行修正,得到斜井携液临界流量修正模型。利用修正模型诊断的气藏斜井积液情况,其诊断结果与采取回声仪诊断液面的结果一致,证明斜井携液临界流量修正模型能较好的预测井底积液情况。     

鱼骨状分支水平井井形设计优化

针对鱼骨状分支水平井并形设计问题,应用分段耦合模型优化确定了不同参数的设计原则,并应用正交实验方法评价了各参数的敏感性.结果表明:影响鱼骨状分支水平井产能的参数主要为分支展布参数(分支点位置、同异侧和对称性)和分支形态参数(分支长度、数目、角度和间距),其中分支形态参数对产能影响的强弱顺序依次为:分支长度、分支数目、分...     

深水气井测试清井诱喷瞬态流动模拟

在深水气井测试作业中,由于缺乏对实际放喷过程中井筒内流态、压力、温度变化的准确认识,无法判断清井诱喷关键参数设计是否合理。为此,基于所建立的井筒多相流瞬态流动模型,以实际深水测试气井为研究对象,进行清井诱喷瞬态数值仿真模拟,真实再现实际工况下井筒内驱替工作液流动情况,量化清井诱喷过程中沿程压力、温度剖面非稳态变化,并对清井诱喷关键参数进行敏感性分析。研究结果表明:(1)模拟油压与实测油压的最大误差在±5%左右,拟合效果较好,验证了模型的准确性及可靠性;(2)清井时间随油嘴尺寸减小而递增;(3)诱喷液垫越高,气体从井底流出的初始速度越快,激动压力越大,清井诱喷时间越短;(4)在保障地面处理设备安全、平稳运行及经济有效的前提下,应尽可能采用大油嘴、大管径测试管柱并设定合理的诱喷液垫高度以完成清井诱喷。结论认为,该研究成果成功实现了深水气井测试清井放喷瞬态流动过程的模拟,对测试工作制度、测试管柱及设备的设计和选型,保证深水测试安全等都具有指导意义。     

深水气井测试求产阶段管柱内天然气水合物防治方法

深水气井测试求产过程中,预防与控制天然气水合物(以下简称水合物)堵塞对于保障测试安全至关重要。为此,通过分析不同测试条件下的井筒温压场分布,应用水合物生成—沉积及分解计算方法,评价了不同测试制度下全测试过程中管柱内水合物的沉积与堵塞程度的变化;在此基础上,提出了基于水合物防治的深水气井测试求产方法。研究结果表明:(1)深水气井测试过程中井筒内常形成水合物堵塞风险最大的环雾状流型,测试过程中采取防止水合物堵塞措施比防止水合物生成更加合理;(2)常规四点测试方法要求设置流温较低的低产气量测点,但高压、低温的井筒环境容易导致水合物生成、沉积,测试持续时间过长会增加测试管柱的堵塞风险;(3)所提出的适合于深水气井测试的混序测试制度在不改变测试产气量与时长的前提下,通过调整测点顺序形成的井筒温度变化使水合物沉积层分解,降低了测试过程中测试管柱的最大堵塞程度;(4)对于无出砂、无应力敏感、无反凝析且不产水的深水气井推荐使用三点或二点测试法,相对于四点测试法,前者能有效降低测试管柱内的水合物沉积、堵塞风险,同时又能在保证产能方程准确性的前提下缩短测试时间、降低测试成本。结论认为,该研究成果可以为深水气井的现场测试施工提供帮助。     

深水油气井非稳态测试环空压力预测模型

为了解决深水油气井测试时各环空压力上升而破坏井筒完整性的问题,针对气井测试的短期非稳态过程,建立了井筒非稳态传热模型;然后,根据流体等压膨胀系数、等温压缩系数与密度的函数关系,建立考虑流体性质非线性变化的环空压力预测模型;在此基础上,以南海西部某深水高温高压气井为例,采用所建立的模型预测了不同测试制度下的环空温度与压力,根据最小安全系数对井筒管柱强度进行校核,进而确定井筒各环空最大允许压力,并且绘制出不同测试制度下的安全诊断图版。研究结果表明：①环空温度随着测试产量和测试时间的增加而升高,但井口和井底的温度差减小,在同一测试产量和测试时间下,环空2温度始终高于环空3,并且环空之间的温度差较大;②环空2、3的压力随着测试产量和测试时间的增加而升高,但上升的趋势变缓,并且在同一测试产量和测试时间条件下,环空2的压力大于环空3;③若不考虑流体性质非线性变化的影响,将会低估环空压力值,并且随着测试产量和测试时间增加,相对误差会继续增大;④随着测试产量和时间的增加,环空2的压力值会率先超过环空最大允许压力,因而在深水高温高压井测试作业中应重点关注不同测试制度下环空2的压力变化情况。结论认为,基于所绘制的诊断图版,可以方便、快捷地判断深水气井测试制度的设计是否合理,最大限度地保证测试过程中的井筒完整性。