气藏岩心气速敏实验方法与应用初探

采用高温高压气体渗透率仪，模拟气层岩石就地应力条件下，测试不同流速下气体渗透率的变化情况，找出气测渗透率的敏感值及速敏临界流量。运用渗流力学原理，计算气井临界流量，为气井的配产提供依据。     

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。     

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文本对临界流文丘里喷嘴作为气体流量传递标准的优越性，其流量方程，主要特性参数及在应用中的某些问题进行了介绍和讨论。     

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.     

气举阀特性的动力学模型

运用气体动力学理论对由注气压力操作的气举阀进行了动力学分析，建立了两种流态时气举阀特性的动力学模型，指出压力一定时，在孔口流范围内，气流为亚临界流，气体流量随油压降低而增加，直至达到临界后保持恒定；在节流范围内，流量随油压降低而增加，达到临界流后随油压降低而降低。影响气举阀特性的主要因素是阀的开启程度，即阀杆位移。阀杆位移由注气压力、油压、波纹管风景工和充气室压力决定。     

气举阀特性的动力学模型

气流流经气举阀时可能有两种流态：孔口流和节流。运用气体动力学理论对由注气压力操作的气举阀进行了动力学分析，提出了两种流态时气举阀特性的动力学模型。模型指出：注气压力一定时，在孔口流范围内，气流为亚临界流时，气体流量随油压降低而增加，直至达到临界流，流量保持恒定。在节流范围内，流量随油压降低而增加，达到临界流后随油压降低而降低。影响气举阀特性的主要因素是阀的开启程度，即阀杆位移。而阀杆位移由注气压力、油压、波纹管刚度、充气室压力决定。     

气测速敏中气体滑脱效应的校正

气藏需用气体作为实验流体来测量储层的速敏性,按液测速敏的实验步骤和计算方法,则气测速敏指数和临界流量因受气体滑脱效应的影响而不准确.采用二次气测速敏实验步骤和新的计算方法可有效地校正气体滑脱效应影响,精确计算出气藏储层的速敏指数和临界流量.该方法运用于长庆上古致密砂岩气藏的速敏评价实验中,结果表明:速敏指数比常规实验方法要小,临界流量比常规实验方法大,储层的速敏损害程度由以前认为的中等水平变为弱水平,这与致密砂岩储层地质特征更相符合.     

用格雷斯图版确定气井中液滴形状的一点看法

王毅忠根据格雷斯的研究结果,认为被高速气流携带的液滴呈球帽形,并按照类似李闽推导扁平形液滴临界流速的方法导出了一个新的气井携液的临界流速和流量计算公式。这些公式计算出的临界流速和流量只是李闽临界流速和流量的71.6%,在没有与现场实际数据进行比较的情况下,将导出的临界流速和临界流量计算公式上浮了25%。通过对格雷斯图版的研究发现,气泡在液体中上升时才会出现球帽形,而在连续相为气体中运动的液滴并不适用。因此,按球帽形假设推导出的临界携液流速和流量计算公式缺乏理论依据。     

气井携液临界流速公式的推导及影响因素分析

气井开始积液时,井筒内气体的最低流速称为气井携液临界流速,对应的流量称为气井携液临界流量.曳力系数是推导临界流速公式的重要参数,本文引用西南石油学院彭朝阳推导出的临界流速公式进行计算,经过实验验证,此公式更能较为准确地预测气井积液情况.根据所引用的临界流速公式,对某气井进行分析表明:在不改变气液的表面张力和天然气相对密度,并同时增大温度和压力的情况下,天然气的压缩系数及气体的密度会发生变化,随着温度和压力的增加,气体的临界流速增大,而临界流量随之减小.为了保证该气井能够连续携液生产,将井底的积液完全排出井口,气井在生产过程中的产气量应大于井口的临界流量.     

试气过程高压气井裸眼井壁失稳成因及其影响因素

针对高压气井试气过程中井底压力或井底流量选择不当引起的井壁垮塌问题,开展了高压气藏直井裸眼段的井壁稳定性研究。综合考虑气体加速效应、Forchheimer阻力、地应力、地层压力和地层强度的影响,结合精细外边界条件,推导出高压气井带有外边界的井周应力的精细方程,再结合Mohr-Coulumb准则,给出了高压气井裸眼段测试过程中维持井壁稳定的临界井底压力模型和临界质量流量模型,并用现场实例验证了模型的准确性。研究表明:考虑气体加速效应模型解释的维持井壁稳定临界质量比传统渗流模型解释的临界质量流量小;加速效应越显著,对临界井底压力和临界质量流量的影响越明显;临界井底压力随远场地层压力的增加而近似线性减小。     

气井井筒携液临界流速和流量的动态分布研究

随着有水气田的开发，产水气井所占比例逐年增加，准确预测气井的携液临界流量和流速对于气井配产及积液判断有着重要的意义，除了寻找适合本气田的预测模型外，还要考虑最大携液临界流量在井筒中出现的位置。为此，通过对携液临界流量和携液临界流速沿井筒分布规律的研究，认为携液临界流量与沿井筒分布气井的产液量有关，其变化直接改变了井筒温度和压力分布。产液量较小时，井筒的温度损失较大，压力损失较小，温度变化对携液临界流量的分布起主导因素，而随着产液量的增加，温度损失逐渐减小，而压力损失逐渐增加，压力变化逐渐成为影响携液临界流量分布的主导因素；携液临界流量沿井筒分布曲线出现的拐点，就是压力变化起主导因素到温度变化起主导因素的转折点；产液量较大时，最大携液临界流量往往出现在井底。研究表明，在计算气井携液临界流量时要算出沿井筒每个位置的携液临界流量值，并以较大值作为气井的携液临界流量。     

气液两相流通过管壁小孔分配特性的试验研究

以开有小孔的管壁为研究对象,对层流下气液两相流通过管壁小孔的分配特性进行了理论分析和试验研究。结果表明,气液两相流通过管壁小孔的流动存在一临界高度hb,如果小孔入口与气液界面之间的距离h大于该临界高度,将不会发生夹带现象,临界高度hb主要取决于小孔两侧的压差;对于小孔分别位于气相集中区或液相集中区的分配器,进入分流回路的分流体为单相气体或单相液体或质量含气率为固定常数的两相流体;对4孔分配器,进入小孔的气液含量与孔的位置以及管内气液相分布有关,气液相分流系数受主管流型波动影响较大。     

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.     

束缚水和衰竭速度对凝析油临界流动饱和度的影响

近年来国内外对凝析油临界流动饱和度进行了大量的研究,研究方法和手段的差异造成研究结果存在很大的差异,甚至相反。利用自行建立的超声波测试系统进行了5次凝析油临界流动饱和度测试,包括两组考虑束缚水影响的对比实验和一组考虑衰竭速度影响的对比实验。实验结果显示,凝析油临界流动饱和度比较低,大约在百分之十左右;高的衰竭速度测得的凝析油临界流动饱和度比低衰竭速度低,这表明高的衰竭速度有利于地层凝析油的流动;束缚水的存在降低了凝析油临界流动饱和度。     

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。     

高温气流中液滴蒸发特性的研究

采用液滴蒸发实验装置,以悬挂液滴法研究液滴蒸发特性,考察了液滴蒸发的规律及气流速度和气流温度对液滴蒸发的影响。实验结果表明,液滴蒸发经历初始加热的非稳态阶段和后期的稳态阶段,非稳态过程液滴蒸发速率起伏很大,稳态过程蒸发稳定,液滴直径的平方随蒸发时间呈直线变化;在整个蒸发过程中,在475～500 K内存在一个气流温度临界值,小于临界值,气流温度越高,液滴初始加热时间与液滴生存时间的比值(Φi)越大,大于临界值,气流温度越高,Φi越小;提高气流温度和气流速度都能加速液滴的蒸发。     

不同产能气井携液能力的定量分析

在老气田的生产开发过程中,井筒积液是一个非常严重的问题。为了保证气井不产生积液,国内外很多学者对气井的最小携液流量都进行了研究,建立了一系列的数学模型,但对气井产量大于临界流量时其液体能否被携带至地面的问题尚未深入探讨。为此,在井筒积液水力学分析的基础上,运用多相流理论,从垂直管柱内环雾流的动量方程出发,建立了气井最大携液量计算的数学模型,并利用VB软件实现了对该模型的求解。分析和计算结果表明：在气井产量大于最小临界携液流量的条件下,不是所有的液体都能够被携带至井口,而是存在一个最大的临界携液量。该临界携液量随着井口压力的减小而增大,随着管径的增大而减小。因此,应用气井临界携液量资料可以分析井筒积液,从而确定气井实施排水采气工艺的时机。这对于气井的稳定生产具有重要的支撑和指导作用。     

致密砂岩气井产量递减组合模型的建立及应用

苏里格气田二叠系河流相砂岩气藏储集层致密,有效砂体多呈孤立状或条带状分布。气井投产后,储集层内流体长期处于不稳定流动状态,进入边界控制流时间晚,传统Arps递减方法适应性差,难以满足现场应用要求。通过分析Arps递减方法适应性差的原因,应用数值模拟方法研究了致密气藏气井递减指数变化规律,明确了递减指数与气井流体流动阶段的关系,提出在气井不稳定流动阶段采用河道线性流模型预测,进入边界控制流阶段采用Arps模型预测。气井处于不稳定流动阶段时,进入边界控制流的临界点时间由理论公式确定;已进入边界控制流阶段时,以偏离线性流的拐点为临界点时间。实例应用效果表明,采用递减组合模型预测气井递减特征及指标准确有效。     

水平井临界携液流量预测及其应用研究

随着水平井储层改造工艺的进步,水平井在低渗透致密气藏的开发中优势日益突出,目前水平井已成为低渗透致密气藏开发的重要手段。但受水平井井眼轨迹和复杂流动形态的影响,常规的预测模型不适用于水平井的临界携液流量预测,临界携液流量预测已成为水平井排液的关键难题。为此,利用可视化水平井气液两相管流模拟器,采用分段模拟方法,基于大量的模拟流动实验,对斜井段、水平段的临界携液流量预测模型进行修正,建立了水平井临界携液流量修正模型,现场应用取得较好效果。     

低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度实验研究

凝析油临界流动饱和度是近年研究的热点问题，但目前国内外还没有采用真实岩样和流体研究低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度的成果报道。文章介绍了采用超声波测试技术研究低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度的方法，选取Q75井的真实岩样和流体，通过长岩心衰竭实验测试了凝析油临界流动饱和度。将测试结果与国内外其它中高渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度进行了对比研究，分析了低渗凝析气藏凝析油饱和度较低的原因。研究结果表明：①超声波测试技术对研究深层高温高压低渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度具有较好的适应性；②桥口低渗凝析气藏的凝析油临界流动饱和度要比国内外其它中高渗凝析气藏的低得多；③较高的束缚水饱和度是导致低渗凝析气藏凝析油临界流动饱和度较低的主要原因，而高温高压低渗凝析气藏更低的油气界面张力也是重要的影响因素。此外，实验所用岩心的长度对凝析油临界流动饱和度的大小也会产生一定的影响。