页岩气水平井生产压降计算新模型

页岩气水平井井筒流动规律复杂,常规井筒压降模型适应性各不相同.为了提高水平井井筒压力和流态分布预测准确度,通过国内外大量实验数据优化了井筒压降模型的流型转换界限,并在泡状流、段塞流条件下使用M-B模型持液率和无滑脱摩阻系数,环雾流条件下使用B-B模型持液率和滑脱摩阻系数,分层流条件下考虑液滴夹带的持液率和滑脱摩阻系数,...     

气藏水平井携液临界流量计算

液滴在水平井筒中的受力情况与垂直井筒中截然不同,根据垂直井筒中质点力学分析获得的计算气井携液临界流量的Turner公式及其修正式不再适用于水平井。根据水平井筒内液滴质点分析理论,推导出水平气井的携液临界流量公式。与水平管气液两相流态机理计算得到的携液临界流量结果的对比结果表明,用质点分析理论计算得到的携液临界流量比气液两相流态机理计算结果要偏于乐观,且其流态正处于环状流和雾状流的过渡区。因此,在实际应用中,用质点分析理论计算的结果可根据生产井实际情况在一定范围内进行调整。     

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。     

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。     

CALCULATING METHOD OF THE CRITICAL FLOW RATE OF THE CARRYING LIQUID IN THE INCLINED WELLBORE OF GAS WELL

根据气液两相流理论和质点理论,倾斜井筒中液滴在气体中的受力状态将随着井斜角的不同而改变,而液滴受力状态的不同最终导致了气液两相流态和气体对液体的携带能力的变化.因而,倾斜井筒的临界携液流量不能用常规的垂直井筒和水平井筒携液临界流量公式计算.以气液两相流态理论为基础,根据质点分析理论,推导得到了考虑不同井斜角的倾斜井筒携液临界流量公式.计算了倾斜井筒不同井斜角的携液临界流量,并将计算结果与水平井筒及垂直井筒携液临界流量公式计算结果相对比.研究结果表明,倾斜井筒的携液临界流量介于垂直井筒与水平井筒之间;随着井斜角的增大,倾斜井筒携液临界流量减小,倾斜井筒携液临界流量越接近垂直井筒携液临界流量,携液临界流量变化幅度越小.     

考虑变质量流水平井筒稠油携砂能力研究

与浆体管输不同,水平井筒从趾部到根部随着地层流体的流入,井筒内流体流量逐渐增大,井筒内各个部位的流态随着井筒内流量的变化而变化。根据液固两相稳态流流态理论,流态依次从非均质悬浮流加固定床或流动床组合到单个非均质悬浮流。流态的变化引起了井筒内压力梯度、固定床层或流动床层高度等流动参数的变化,从而造成稠油携砂能力的变化。根据上述理论,建立了考虑变质量流水平井筒稠油携砂机理模型,并用其计算得到了井筒内压力梯度、固定床层或流动床层高度分布,为评价水平井筒稠油携砂能力提供了依据。     

天然气井连续排液所需的最小流量

1 气流携带液滴的最小气体流速的推导(1)建立液滴模型方法。地层出液垂直气井的井筒流动状态呈现两相流 ,而两相流态又分为泡流、段塞流、过度流和雾流 4种。对于以产气为主的出液气井来讲 ,井筒内液体流态主要是以液柱、液滴和雾的形式被气流携带而出。可以假定井筒内的液体是     

基于能量守恒定律的气井井筒携液工况诊断模型

井筒积液的产生对气井稳产有着较大的不利影响,而现有的井筒积液诊断方法又存在着应用局限性。为了明确产液量较大时气井井筒中两相流的携液机理、准确诊断井筒积液存在情况、合理制订气井生产措施,在前期研究的基础上,基于能量守恒定律,建立了气液两相垂管流的携液工况诊断新模型,通过与现场实践统计、室内实验数据进行比较,对新模型的准确性进行了验证,并采用新模型对某产液气井的携液工况进行了分析。研究结果表明:①产液量较少时,新模型计算得到的临界携液气量明显低于Turner模型的计算结果 ;②随着产液量增大,采用新模型计算得到的临界携液气量逐渐增大,并且压力越高,临界携液气量增大越明显;③气液两相垂管流的流型可分为气泡流、段塞流、过渡流、波浪流和环雾流5种,当两相流型为过渡流、波浪流或环雾流时,井筒中不存在积液。结论认为,新模型计算结果与现场实践统计、室内实验结果基本一致,诊断结论符合实际,具有普适性,可以为产液气井的携液工况诊断和积液预防提供理论支撑。     

倾斜井筒气液两相流的模型化方法

倾斜井筒气液两相流动是井筒举升方式优选和生产优化的基础,也是长期以来在理论上没有得到很好解决的一个问题,不能简单采用垂直井筒加修正系数的方法处理。分析国内外研究现状,认为倾斜井筒气液两相流动的流型应分为泡状流、分散泡流、段塞流、搅动流、环流和雾流,综合前人成果给出了各流型在倾斜井筒的存在条件。提出了雾流的特点及其转变机理、泡状流的新管径条件以及段塞流、雾流压降新的计算方法。通过某油田28口油井35井次的井底流压计算结果的应用表明,绝对平均相对误差7.093%,与计算斜井压降的常用的Beggs-Brill和Ansari模型相比,误差较小,能够满足工程计算的需要,且不存在半?验模型的收敛性和区域性的问题。所建立的倾斜井筒气液两相流动模型具有应用价值。     

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。     

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。     

临兴区块致密气井动态携液规律研究

以提前预警致密气井筒积液、及时介入排采措施为目的,针对临兴区块致密气中后期生产面临的低压、低产临界产气等排采问题,运用气液两相流动室内模拟评价方法,开展气液两项流携液状态分析并辅以数值模拟手段,建立1套适用于临兴区块致密气井筒积液综合临界携液模型。结果表明:(1)在相同管径、压力、温度等条件下,斜井段易造成气液严重紊流,流体撞击管壁及流体相互作用产生额外能量损失,液体明显回落;(2)气、水流动过程中随着气体流量逐渐减小,水平井各井段中斜井段压力梯度占比最大,表明斜井段最易积液,特别是在倾斜角为50°时达到最大携液气体流速;(3)Belfroid预测临界携液模型随井斜角变化规律符合实验规律,通过修正关键系数建立综合临界携液模型,误差小于15%且在10°~90°内应用良好。以上成果对致密气井积液预测及后续排采介入时机具有一定指导意义。     

水平井筒变质量气液两相环空雾状流压降的分析模型

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别,可以预知常规水平管流压的压降计算方法对于井筒流动来说就需要修正或扩展．考虑管壁存在入流或出流对于环空雾状流流型压降的影响,文中对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程,得到水平井筒气液两相变质量流动环空雾状流流型的压降计算方法。     

倾斜气井积液临界气相流速预测新模型

井筒积液是气井生产过程中常见的现象,特别对于页岩气、致密气等低渗透性气井,积液产生一定的背压会使得气井产量进一步降低,严重情况下会导致气井停产。准确预测气井积液临界气相流速可以指导生产者及时采取积液防治措施。斜井中液膜在重力作用下不均匀分布,使得其内部的积液研究较为复杂。通过对比已有的实验和理论研究,分析认为液膜的反向流动是积液的主要原因,并且起始于井筒横截面底部最厚处的液膜;通过分析斜井井筒中液膜速度分布规律,确定以液膜与井壁剪切应力为0作为积液判定条件。基于环雾流型并考虑斜井井筒中液膜周向不均匀分布、气芯液滴夹带的影响,建立适用于不同管径、不同液相流量的全倾角气井积液预测新模型。利用井斜角为0°~88°的实验数据、直井和斜井的现场生产数据对新模型及已有的6种积液预测模型进行分析验证的结果显示,基于零液壁剪切应力的新模型相比于其他模型更能准确地预测全倾角气井积液临界气相流速。     

页岩气水平井井筒积液流动规律研究——以C01井区为例

目的 C01井区页岩气井开采中后期,天然能量不足,井筒积液普遍,准确实时识别积液位置困难,导致排水采气工艺实施效果欠佳,故需针对井筒积液流动进行研究.方法 基于C01井区积液现状,在Beggs持液率模型的基础上,使用生产数据及井筒流型对持液率模型进行修正,从而可以准确地实时识别积液位置,与生产测井剖面实测数据进行对比,...     

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。     

基于液膜临界速度的井筒积液预测新方法

现阶段用于预测气井积液问题的模型大多针对垂直井筒从Turner所建立的液滴受力模型上发展而来,认为井底积液是由井筒中液滴下落造成的,对井筒倾斜角和液膜逆流的影响没有深入探讨.本文对Unified多相流动模型进行编程,运用多相流动模型对垂直井筒、倾角75°井筒和60°井筒分别进行了数值模拟,分别从井筒内流动压降和液膜速度...     

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。     

页岩气井排水采气工艺综合优选方法

目前排水采气工艺的选择采用现场经验法和宏观控制图版法,考虑因素欠缺,工艺实施效果较差,文章根据压力供给与临界携液原则,结合经济效益分析,开展了页岩气井排水采气工艺综合优选。根据误差分析优选Mukherjee-Brill两相流模型用于计算页岩气井筒压力分布,确定排水采气工艺的压力适用界限;考虑产液量、液滴变形和造斜率变化引起的液滴碰撞,建立页岩气井全井筒临界携液流量模型,确定排水采气工艺的携液适用界限,最终建立页岩气井排水采气工艺综合优选方法。实例分析表明,页岩气井临界携液流量模型的预测精度达94.1%,页岩气井排水采气工艺综合优选方法能够实现“一井一策”的排水采气工艺定量优选,优选后的排水采气工艺具有良好的排液增产效果与经济效益。