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。     

气井多液滴携液模型实验研究

在Zhou的多液滴模型基础上,通过可视化实验装置,采用压缩空气和水作为介质模拟气井气流携液过程,验证分析了Zhou的多液滴模型。通过大量实验数据分析发现：气体达到携液临界流速、持液率大于0.008 5时,气井开始出现积液,比Zhou所提出的0.010 0有所偏小;在持液率大于0.008 5时,加大气流速度到某值时,液体可以全部被携带出井口,且随着持液率的提高,所需的临界流速也随之增加。该文根据实验数据修正了Zhou的多液滴模型,提出了与实验数据相吻合的新模型,可用于高含水气井排水采气研究与工程实际应用。     

气井连续携液机理

平行气流中的液滴趋于椭球状,而低黏度液滴临界韦伯数 We_crit 相差较大,在2.2~60变化,而已有的携液模型未综合考虑液滴变形和液滴尺寸差异对气井临界携液气量的影响。根据液滴质点力平衡理论,笔者导出了气井临界携液气量预测新模型。新模型引入的特征参数 C_k,Wecrit 综合考虑了液滴变形和最大液滴尺寸差异对携液气量的影响。根据一般能量守恒原理,推导出了液滴变形程度与临界韦伯数的函数关系,计算结果与实验数据和DDB模型预测结果一致,误差小于6%。新模型的关系式系数 C_k,Wecrit 在2.14～4.79变化,而根据文献数据和国内气田临界气流量反算的系数 C_k,Wecrit 在1.86~5.0变化。新模型从机理上解释了各气田临界携液气量相差较大和个别气田临界携液气量较低的原因,并以大牛地气田为例介绍了该模型的应用。     

气井连续携液模型比较研究

气田生产出的天然气中常常含有一些液相物质。若天然气没有充足的能量把液体举升出地面,液体将在井中堆积形成积液,影响气井的生产能力。积液有时会完全压死气井。已有许多气井连续携液的关联式。为了更好地理解和采用正确的气井连续携液临界流量计算关联式,确定气井的合理产量,对李闽和Turner的气井连续携液模型进行了比较研究,比较的内容包括：液滴在高速气流中的形状;曳力系数;临界流速计算公式;用现场实际数据对李闽和Turner的气井连续携液模型进行比较。结果表明李闽气井连续携带公式计算的临界流量与实际的生产情况吻合。为了便于现场应用,导出了临界流量和产量的计算公式。     

致密砂岩产水气井井下节流携液机理及预测新模型

致密砂岩气是目前中国开发规模最大的非常规天然气,其普遍采用井下节流工艺进行生产,但目前尚未认清产水后井下节流器对井筒携液的影响规律,导致气井积液加速,气井生命周期骤减,极大程度上制约了单井天然气估算最终采收率（EUR）的提升。为此,以国内典型致密砂岩产水气井为研究对象,基于气液两相井下节流可视化实验,分析了节流器上、下游气液两相流动和分布特征,揭示了井下节流气井携液机理,提出了节流器影响下的液滴夹带率计算新方法,最后建立了井下节流气井携液临界气流速预测机理模型。研究结果表明：(1)井下节流器下游管段中液膜反转是气井积液的起始点,当上游为搅动流时,节流器在一定程度上改善了下游压力的波动,对维持气井稳定生产起到了积极作用;(2)井下节流器下游额外液滴夹带率与面积比（嘴径/管径）成反比,临界携液流速随面积比的减小呈现线性递减特征;(3)建立的新模型预测精度（Erms=8.4,R2=0.94）远高于Wallis、Luo和Belfroid等模型经过现场35口实际井验证,积液误判率仅为8.6%。结论认为,建立的携液临界气流速新模型可以对井下节流的致密砂岩产水气井积液初始条件进行准确预测,并为排水采气工艺的介入时机提供了理论依据,同时对诊断气井积液状况、维持气井稳定生产、延长气井生命周期具有重要意义。     

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。     

倾斜气井临界携液流速预测新模型

基于倾斜气井气液两相分层流假设,考虑润湿性和表面张力对液膜沿井筒内壁周向分布的影响,通过考察气液相界面形状变化对单位管长气液两相系统势能、动能和表面自由能的影响,利用能量最小原理建立了临界条件下的气液相分布计算模型;考虑倾角的影响,建立了相界面摩擦因子计算模型并最终闭合控制方程.研究表明:低持液率流动条件下,相界面形状...     

高气液比气井临界携液气流量计算新模型

基于气井井筒积液对气藏开发的危害性,在现有携液模型的基拙上,利用受力平衡理论和能量守恒原理,建立了气井临界携液气流量计算新模型;通过引入新模型系数,对液滴大小及液滴变形特征进行了综合表征。模型计算结果表明,新模型系数随压力增大而增大,有效地弥补了现有携液模型存在的不足。现有携液模型及新模型的适应性分析结果表明,新模型在高、低压气井中均具有良好的适用性。现场应用新模型有效预侧了大牛地气田气井的积液状态,为产水气藏的有效开发提供了有力的技术支持     

徐深气田气井临界携液影响因素研究

针对徐深气田普遍发育边底水,出水井数已占总投产井数的44.87%的问题,通过分析徐深气田油管尺寸、温度以及压力的变化对气井临界携液流速和临界携液流量的影响规律,结合徐深气田A区块气井实测流温、流压数据计算结果,获得徐深气田气井实际临界流速和临界流量多因素影响的综合变化规律。根据研究成果对徐深油田A区块出水井开展了分类治理,达到了较好的治水效果。徐深气田气井的临界携液规律对于出水治理以及制订合理开发对策具有重要意义。     

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.     

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。     

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...     

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。     

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。     

气井积液机理和临界气速预测新模型

井筒积液是气井生产过程中面临的问题之一,积液会导致气井产量降低,严重情况下甚至造成气井停产。准确预测气井临界携液气相流速可以及时采取措施以预防积液的发生。对比最小压力梯度模型、液滴模型和液膜模型并分析积液实验的结果表明,液膜反向是气井积液的主要原因。根据液膜在不同气速范围内速度分布规律,将液膜与管壁剪切应力为0对应的气速作为气井积液临界气速。基于环雾流型并考虑到管径、液相流速、气芯中液滴夹带等因素的影响,构建了适用于垂直气井积液预测的零剪切应力模型。利用实验数据和现场数据对新模型及已有的积液预测模型进行对比验证,以模型预测结果正确率和预测误差为评价指标。结果显示,新模型的预测效果优于其他模型,基于零剪切应力的新模型能够较准确地预测气井积液。     

气井积液机理和临界气速预测新模型

井筒积液是气井生产过程中面临的问题之一,积液会导致气井产量降低,严重情况下甚至造成气井停产.准确预测气井临界携液气相流速可以及时采取措施以预防积液的发生.对比最小压力梯度模型、液滴模型和液膜模型并分析积液实验的结果表明,液膜反向是气井积液的主要原因.根据液膜在不同气速范围内速度分布规律,将液膜与管壁剪切应力为0对应的气...     

A Mechanistic Study on Minimum Flow Rate for the Continuous Removal of Liquids from Gas Wells

Abstract

Experimental studies show that liquid drop is deformed from initial sphere shape into oblate spheroid shape in parallel air flow, and experimentally determined values available of critical Weber number We_crit vary from 2.2 to 60 in low-viscosity liquid. Based on forces equilibrium, the authors deduced a new model to predict minimum flow rate. The model introduces a parameter C_k,Wecrit that describes the effect of liquid drop deformation and the maximum drop size difference on minimum flow rate. A function to predict drop deformation magnitude for different critical Weber number is developed based on energy conservation. The function prediction results are in good agreement with experimental data given in the literature and the predicted result from the DDB model, and the deviation is less than 6%. The C_k,Wecrit calculated by new model changes from 2.44 to 4.79, and the C_k,Wecrit calculated from data from gas field and experiment changes from 1.86 to 5.0. The new model theoretically explains the reasons that the discrepancy of the minimum flow rate is significant and minimum flow rate in some gas wells in China are low.     

井筒连续携液规律研究

我国己开发的气田中,大多数气藏均属于不同程度的有水气藏。气藏在开发过程中都会产出地层水或凝析液。产出液若不能及时排出,就会聚积在井底,严重时造成水淹停产。在天然气生产过程中如何配产以连续携液是十分重要的。以往有学者认为产水气井只要井底不积液则气井就具有能连续携液的能力。本文利用相应的模型公式进行理论计算得到温度、压力对气井连续携液影响规律。同时,对川西气田7口井各重要参数进行了敏感性分析从而得出天然气井连续携液的规律性认识,即:在产液量较小时,井筒中的压力损失较小,而温度损失较大,温度成为影响携液的主导因素,井筒中的最大临界流量出现在井口附近;随着产液量的增加,温度损失较小,压力损失较大,压力成为影响携液的主导因素,井筒中的最大临界流量出现在井底附近。这也说明低压气井最大临界流量易出现在井底,而高压气井最大临界流量易出现在井口附近。     

低气液比携液临界流量的确定方法

针对低气液比的气井携液情况,以Hogedarn和Brown井简压力计算方法为基础,定义了理论和实际持液率,建立确定低气液比携液临界流量的原则和计算公式,对携液临界流量影响因素的讨论及井底压力的分析表明：为了保持正常携液,不仅需要一定的产气量,而且必须具备相当高的气层压力。现场实例分析表明,该方法计算结果与气井实际生产情况相吻合。图1表6参9。