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。     

一种预测低压气井积液的新模型

分析当前应用较为广泛的液滴模型,针对低压气井携液模型的缺点,结合气井积液实验,一定程度上揭示了气井携液的机理。分析认为,Coleman模型忽略了液滴变形对携液临界流量的影响,导致计算结果较真实的临界流量偏大;而李闽模型没能考虑椭球形液滴在井筒内翻转造成的能量损失,计算结果偏小。由实验结果可知,实测的携液临界流量处在Coleman模型与李闽模型之间,分析认为是由于液滴翻转带来的能量损失足以抵消液滴变形产生附加能量。根据液滴模型的基本原理,结合气井积液实验的结果,给出了低压气井携液模型以及计算公式,新模型中引入修正因子表征液滴翻转的影响,较真实的反应了气井携液的真实情况。新模型的计算结果与Coleman的实验数据进行比较,误差较小、预测精度较高、应用效果较好。     

气井井筒温度、压力与积液综合预测模型

气井积液是产水气藏开发设计和气井生产管理面临的重要问题,但目前对气井流动机理与携液预测还存在争议。从气液两相流的基本流动机理出发,建立了考虑液滴变形和井斜影响下气井井筒的流型、温度、压力与携液综合预测模型,并用实际井数据对模型进行了验证。结果表明,所建模型可用于直井、斜井和水平井的产水气井井筒温度压力预测,预测误差小于5%;在环雾状流动情况下,井筒内液体以液滴和液膜的形式被完全带出井口,不会出现井筒积液;对常规垂直气井,利用井口数据便能判断气井积液情况,Turner模型计算气井携液临界值较实际值偏大,李闽模型计算结果明显偏小,建议采用彭朝阳模型计算气井携液临界值;对斜井和水平井,则需要同时考虑液滴变形和井斜的影响,水平井近水平段携液临界流速和流量明显较垂直井段小,而造斜井段携液临界流速和临界流量随井斜角的增大先增大后减小,在井斜角为30°~60°之间达到最大值,因此造斜井段是气井积液判断的重点部位。     

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。     

天然气斜井临界携液流量预测新方法

目前国内外气田现场广泛应用的气井临界携液流量模型大多是建立在直井基础之上的,将曳力系数和表面张力取为常数,没有考虑井斜角、曳力系数和表面张力变化对临界携液流量的影响.为了准确判断天然气斜井是否积液,对天然气斜井中的液滴进行受力分析,建立了新的天然气斜井临界携液流量计算模型.模型考虑到曳力系数随雷诺数变化而变化,引入GP模型计算气井中液滴的曳力系数,根据气井温度和压力数据计算出气水界面张力.结合实例,将新模型与其他5个计算模型进行对比,结果表明新模型的计算结果与现场实际数据更加吻合,准确率达95.2％.新模型可以准确计算天然气斜井临界携液流量,可为天然气斜井积液判断和合理配产提供理论支撑,对于气田合理生产具有指导作用.     

低渗产水气藏携液模型研究与应用

准确预测气井临界携液气流量,对优化气井工作制度、排除井筒积液具有重要意义。现有液滴模型未考虑液滴变形和液滴大小的影响,将临界韦伯数取为定值或认为临界携液气流量与临界韦伯数无关,导致模型的关系式系数为定值,存在一定理论不足。综合考虑液滴变形和液滴大小特征,由液滴质点力平衡理论和能量守恒原理导出了气井临界携液气流量计算新模型。新模型的关系式系数随压力增大而变大,为1.92～5.30,弥补了现有液滴模型的关系式系数为定值的缺陷。现场应用表明：新模型预测大牛地气田气井积液状态与实际较吻合,可满足生产要求。     

页岩气水平井全井筒临界携液流量模型

目前的临界携液流量模型均未完整反映页岩气井的复杂井身结构和返排液量变化特征,无法准确预测页岩气水平井积液。为此,通过对液滴动力学和能量分析,综合考虑井筒产液量、液滴变形和造斜率变化引起的液滴能量损失,建立了页岩气井全井筒临界携液流量模型。根据最大稳定变形液滴能量平衡关系,确定了最大稳定变形液滴长轴长度;选取了适用于页岩气水平井的曳力系数和表面张力公式;根据误差分析优选了Mukherjee-Brill两相流模型计算页岩气水平井井筒压力分布。实例分析表明,与现有临界携液流量模型相比,新模型对于页岩气水平井的积液预测符合率最高,预测精度达92.3%。新模型可以准确预测积液井和接近积液井,对不积液井的积液预测精度也能满足现场应用要求,可以有效指导页岩气井积液判断与排采工艺选择。     

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.     

考虑液滴变形和流动条件的气井连续携液预测新方法

Turner模型和李闽模型是国内外气田现场应用广泛的临界携液流量模型,二者均没有考虑流动条件对携液气量的影响,将曳力系数取为常数,而高度湍流区雷诺数的变化对曳力系数影响较大,从而使模型的计算结果与现场实际数据吻合度较低。基于这一问题,考虑液滴变形对携液气量的影响,并引入GP模型计算高度湍流区液滴的曳力系数,建立了基于高度湍流条件下的气井临界携液流量模型。新模型提出了一种简化的液滴变形参数计算方法,并考虑了高度湍流区曳力系数随雷诺数的变化。将新模型与Turner模型、李闽模型进行对比和验证,结果表明,新模型的预测结果与气井实际数据吻合最好,可以准确预测高度湍流条件下气井临界携液流量,对于气井的合理配产具有指导作用。     

预测天然气斜井临界携液流量新方法

目的Turner模型和李闽模型是现场应用比较广泛的气井携液模型,二者是以直井为基础建立的,且假定曳力系数为定值,没考虑井斜角和曳力系数对临界携液流量的影响。为了准确预测天然气斜井临界携液流量,分析了天然气斜井中液滴的受力情况,建立了预测天然气斜井临界携液流量新模型。 方法该模型考虑了雷诺数变化对曳力系数的影响,对比不同曳力系数计算模型的精确度,优选出Barati模型计算天然气斜井中液滴的曳力系数,推导了该模型相对于Turner模型的修正系数,并给出了修正系数表。 结果通过实例将新模型与Belfroid模型、杨文明模型和李丽模型进行比较,结果表明,新模型计算结果与现场数据吻合最好,准确率为94.6%。 结论新模型可用于对天然气斜井积液的判断。      

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。     

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。     

考虑液滴夹带的气井连续携液预测模型

在有水气藏开发过程中，随着气藏压力的降低和含水量的增加，井筒内的气相能量不足以将水携带到地面，导致井底积液，从而影响气井产量，严重时甚至压死气井，造成停产。准确预测气井临界携液流速对判断气井是否积液和优化气井配产具有重要的意义。基于液膜携液假设，通过气液两相流受力平衡分析，建立了考虑液滴夹带影响的气井连续携液预测模型。模型引入了基于临界液膜流量和临界气相流速的液滴夹带判据，并采用了考虑液膜雾化与液滴沉积动态过程影响的液滴夹带率计算公式。结合实际气井生产数据，所建立模型与现有的液膜临界流速模型的对比结果表明，该模型的预测结果与气井实际状况更加吻合，可用于气井积液的判断。     

川西气田大斜度井临界携液模拟实验研究

以川西大斜度气井为研究对象,针对其井斜角大、造斜段长,基于单一垂直段或倾斜段的临界流速模型难以正确预测排水临界气量这一生产技术难题,笔者自行研制了高18m、30×3mm的可视化大斜度井携液采气模拟装置。基于川西大斜度井的井斜角范围,动态模拟了20°、40°、60°井斜角下携液采气的临界气量,拟合其对应角度的临界流速系数,进而修正了Keuning携液模型,即为川西大斜度井临界携液气量模型。其计算结果与实验测试气量误差较小,同时川西13口大斜度井实例也证实该模型的有效性。该研究成果对大斜度井携液采气具有重要的现实意义。     

大斜度高液气比气井连续携液气流速预测方法

南堡油田天然气井液气比高,井型以定向井、大斜度井为主,现有携液液膜模型未充分考虑倾斜角的影响,导致临界携液气流速计算不精确。基于倾斜管环状流液膜厚度分布实验数据,提出了倾斜管底部液膜厚度与垂直管环状流液膜平均厚度之间的关系式,确定了垂直管液膜平均厚度以及界面摩擦因数的经验关系式,建立了大斜度高液气比气井临界携液气流速预测新模型。实验和生产数据表明,模型准确可靠,临界携液气流速平均误差?7.67%。该模型是对现有定向井携液理论的发展和完善,有助于提高气藏大斜度井的管柱设计水平、气井配产水平以及气井投产后的积液诊断能力。