煤层气井井底流压计算方法

煤层气井的井底流压对于煤层气井的排采方案设计与管理具有重要的意义。借鉴常规气井井底流压的计算方法,结合煤层气井的排采方式和生产特点,采用不同的方法组合计算了煤层气井的井底流压,编制了煤层气井井底流压计算软件,并将计算结果与现场实测结果进行对比。利用现场煤层气排采数据分析了煤层气排采不同阶段井底流压与煤层气产量的关系。结果表明:对于纯气段压力的计算,平均温度 -平均偏差系数法的计算值比 Cullender-Smith法高;对于气液混合段压力的计算,Podio修正“ S”曲线法计算出的结果比陈家琅 -岳湘安法和 Hasan-Kabir解析方法略高;在煤层供气充足的条件下,井底流压与产气量呈负相关关系,产气量随井底流压的降低而增加;在煤层气井排采的不同阶段,井底流压随产气量呈现不同的变化规律。     

异常高压、特高产气井井底流压计算方法研究

异常高压、特高产气井井底流压对气井动态分析及管理至关重要。以高压高产气井井口压力动态为基础,基于质量守恒、动量守恒、能量守恒原理,综合考虑生产过程传热与井筒流动特征,建立了非稳态传热温度、压力耦合模型,编制了异常高压、特高产气井井底流压计算软件。将计算结果与现场实测井底流压进行对比分析表明:对特高产气井井底流压计算,常用的Colebrook、Jain及Chen摩阻因数计算经验公式适应性差,计算得到的流压易出现异常,表现在随着产量的增加,井底流压反而上升,甚至高于地层压力,但首先依据流体雷诺数大小判断流体所在的流动区域,再选用相应公式计算摩阻因数,可消除井底流压异常情况;特高产井产量高、流速快,考虑动能项比不考虑动能项井底流压要高出0.2~0.6 MPa左右,因此特高产气井井底流压计算必须考虑动能项。新模型计算的井底流压与实测值拟合误差小,精度高,具有较好的适用性。     

海上CO2埋存井井筒温度压力影响因素研究

准确预测CO₂埋存过程中井筒温度压力场以及CO₂的物性参数变化对安全埋存至关重要。为此,建立了埋存井井筒温度、压力与CO₂物性参数的耦合计算模型,计算得到了实例井井筒温度压力分布以及CO₂物性参数随井深的变化规律,并对注入参数对于井筒温度压力分布影响规律进行分析。研究结果表明：井筒内CO₂流体的流速、努塞尔特数和对流换热系数随井深的增加而增大,密度、黏度、摩阻系数、导热系数和普朗特数随井深增加而减小,定压比热容在温度压力综合作用下有一定波动;注入温度对井筒压力和井底温度压力影响很小;注入速率增大会使相同井深处温度降低、压力升高,调节注入速率可以在对压力影响较小的同时有效调节井筒温度分布;注入压力的变化对压力梯度几乎无影响,在压力较大时对温度梯度影响较大,通过调节注入压力可以有效调节井筒压力分布。研究结果可为海上CO₂埋存井井筒完整性的准确评价提供理论基础。     

油井出砂临界井底流压计算模型的确定

分析了连续出砂的岩石破坏机理,即岩石的剪切破坏和拉伸破坏。按剪切破坏准则确定了出砂临界井底压力;按拉伸破坏准则确定了油层出砂临界压差。     

具窜流的层状有界油藏定井底流压生产下的流量动态预测

建立了考虑表皮效应的层状越流油藏定井底流压生产的数学模型,求得拉氏空间下无 因次流量和累积流量的解析解;利用Stehfest数值反演,绘制了实空间下的无因次流量及累积流量 与无因次时间的双对数曲线。所获得的结果有助于认识层状油藏的流量动态并进行产量预测,还 可为是否需要对井筒附近进行改善提供参考。定井底流压下流量响应所反应出的油藏信息,有助 于确定油藏参数。     

页岩气井温压耦合下固井质量对套管应力的影响

四川地区部分页岩气井在采用大排量分段压裂工艺施工过程中出现套管变形的现象,严重影响了页岩气井的正常生产。为此,运用ABAQUS软件建立了温压耦合下的套管-水泥环-地层受力有限元模型,模拟压裂过程中套管应力以及组合体温度场分布特征,分析了不同注液温度下,套管偏心及水泥环缺失对套管应力的影响规律。研究结果表明:大排量压裂施工中,套管应力随着偏心距的增加而减小,温降对套管应力的影响较大;不同注液温度下,套管应力随水泥环周向缺失的变化规律基本一致,温降对套管应力的影响呈先降后增趋势;水泥环径向缺失位置以及深度的变化对套管应力的影响较小,温度变化是主控因素;套管偏心下,水泥环缺失以及温降的共同作用均会增加套管应力。研究成果可为页岩气开发提供理论指导。     

井筒油气水三相流动压力与温度分布的耦合计算模型

井筒温度分布的准确计算,对于油井生产测试、井筒析蜡预测和油井动态分析都有着重要的意义。考虑到油气水物性受到压力和温度两方面的共同影响以及油气两相之间质量交换的前提下,以质量守恒、动量守恒、能量守恒方程和传热学原理为基础,建立了井筒油气水三相流动压力与温度分布的耦合计算模型,通过将井筒分段,采用有限差分法对模型进行求解,得到了井筒油气水三相流动时的压力与温度分布。计算结果表明,建立的模型具有较高的计算精度,可以作为工程计算参考。     

井下节流气井井底流压计算方法研究

井下节流技术是天然气井防止水合物生成的有效手段,但使用井下节流器后,压力计无法下放到节流器之下进行井底流压测试;同时,若套管中下入封隔器,也无法利用套压对井底压力进行折算。因此,研究带封隔器的井下节流气井井底温压计算方法有利于天然气开采工艺的改进,提高气井产量,延长气井寿命,降低生产成本、制定合理的生产制度以及防止天然气水合物的生成。本文建立了井筒内温压分布的预测模型,采用分段的方法,对温压进行计算。并以单井为实例,证明了本文所述方法的准确性,为实际工程应用提供了现实依据。     

气液两相流循环温度和压力预测耦合模型

为保证欠平衡钻井安全钻进,需要给欠平衡钻井设计提供井筒温度和压力分布等基础数据。基于气液两相流钻井液循环时的流动特征和井筒与地层的传热机理,建立了适用于欠平衡钻井预测气液两相流钻井液循环温度和压力的耦合模型,给出了模型的离散方法和求解方法。在模型的求解过程中,考虑了温度和压力对气相（空气、氮气）的密度、比热、比焓、动力黏度、热导率等热物性参数的影响及热源对气液两相流钻井液温度场的影响,保证了气液两相流循环温度和压力的计算精度。基于大庆油田升深2-17井充氮气欠平衡钻井试验数据,利用气液两相流钻井液循环温度和压力预测耦合模型对欠平衡钻井时的井底温度和压力进行了计算,计算结果与实测结果吻合程度高,验证了模型的有效性。对比分析了以地温、地面温度作为气液两相钻井液温度和考虑井筒换热3种情况下的环空压力剖面特征,为欠平衡钻井设计及控压钻井设计和施工提供了理论基础和技术支持。     

井底常压控制压力钻井设计计算

井底常压控制压力钻井(MPD)技术采用专用的控压装备,将井底压力控制在合理的范围内.建立井底常压MPD关于井口回压和钻井液密度的计算模型,运用迭代求解方法进行井口回压和钻井液密度的设计计算.利用该计算模型对克拉201井进行了实例分析,3 314 m处的环空压力对比表明,常规方式下无法设计合理的钻井液密度,采用井底常压法设计可保证环空压力在压力窗口之内;窄压力窗口段的回压和钻井液密度设计结果表明,采用井底常压法设计可安全钻穿2 800 m到目的层的井段,并可减少一层套管,节约建井成本.实例计算结果表明,MPD技术既降低了钻井液密度又满足了环空压力控制的需求,能精确地维持井底压力恒定,安全钻穿窄压力窗口地层,为优化井身结构、减少套管层次提供技术基础.     

提液井合理井底流动压力的确定

在油井进行提液生产时,当井底流动压力低到一定界限后,随着它的进一步降低,油井产油量会降低.为此,在考虑提液过程中原油脱气、储层渗透率下降等因素影响的前提下,通过对油相相对流动能力和储层渗透率进行修正,建立了新型的油井流入动态方程.通过对油井流入动态方程进行求导,得到了油井最大产油量点所对应的最低允许流动压力,提液井合理的井底流动压力应当控制在最低允许流动压力与地层压力之间.实例计算结果表明,作图法与求导法得到的最低允许流动压力相对差值小于1%,完全符合工程要求.通过新建油井流入动态方程,对影响井底流动压力的油藏开发参数进行分析后发现,随着渗透率变化系数、地层压力的减小和油井含水率的增加,油井最低允许流动压力减小.     

超临界二氧化碳压裂井筒非稳态温度-压力耦合模型

井筒内温度、压力对二氧化碳物性参数影响较大,且三者之间相互影响,需进行耦合求解。基于连续性方程、运动方程、能量守恒定律和传热学理论,建立了超临界二氧化碳压裂井筒非稳态温度-压力耦合模型。采用交错网格全隐式离散模型,并调用Refprop软件计算二氧化碳物性参数,采用循环迭代求解。计算结果表明:在目前施工条件下井底二氧化碳能达到超临界状态;井口二氧化碳注入温度对井筒温度影响明显,而对井筒压力影响较弱;二氧化碳注入压力和油管粗糙度对井筒压力影响较大,而对井筒温度影响较弱;二氧化碳注入排量对井筒温度、压力均有明显影响。二氧化碳的高摩阻和低黏度分别限制了施工排量和砂比的提升,因此需进一步加强流体减阻和增稠方面的研究。     

一种提高气井静压计算精度的方法

以往通过计算气井井口静压求取井底静压的诸多方法,由于未充分考虑随井深的增加,温度、压力的变化以及天然气中硫化氢、二氧化碳等酸性气体对偏差系数的影响,从而降低了其计算精度。文中根据温度、压力的变化范围,采用不同的天然气偏差系数计算模型,对含硫化氢高的酸性气体进行临界参数校正,以提高天然气偏差系数的计算精度,并在此基础上计算气井井底静压。通过实际资料验证,该方法能够比较精确地求取气井井底静压。     

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。     

大斜度井注水井筒压力场计算模型分析研究

我国陆上油田为提高采收率而陆续进入注水开发时期,采用大斜度井分层注水的作业方式数量逐年增加。为研究大斜度井注水管柱井筒压力分布规律,建立了井筒压力场计算模型,并通过分析注水过程中流体在注水管柱内外空间的流动过程,得到摩阻系数作为不定常数时,流体摩阻引起注水管柱内流体压降变化,最后通过两口大斜度注水井的管柱数据,对已建立的井筒压力场模型进行计算验证,得到井筒压力随井深的变化曲线,发现曲线线性度较好,井斜角变化越大而井筒压力增加越快的规律,所得压力数据可用于求解注水管柱变形量等其他力学参量。     

南堡潜山高温油气藏井下循环温度的数值模拟

南堡潜山油气藏属高温油气藏,井下高温给钻井液、水泥浆、井下工具等带来了一系列的问题,因此,准确确定钻井作业时井内循环温度的分布和变化规律,对钻井和完井工程具有极其重要的意义。文中从能量守恒定律出发,结合传热学和流体力学的基本原理,考虑高温高压对钻井液密度的影响,运用Presmod温度模拟软件,确定了适用南堡潜山高温油气藏的井下循环温度预测方法。该方法可以分析钻井施工参数、流体物性和外界环境对井筒温度的影响,应用实测的井筒温度对模型预测结果进行了验证。结果表明,该方法的井温预测精度能较好地满足油田高温井的设计及施工要求。     

基于瞬态温度压力监测的分层测试反模型

多层油藏的传统分层测试方法是基于瞬态流量压力耦合模型建立的,但是由于实际生产过程中进行井下瞬态流量测量具有很大难度,且精度较差,因此传统分层测试方法的后期解释结果受瞬态流量影响很大,经常出现较大误差。利用目前被大规模应用的永久式井下温度和压力传感器,提出了基于瞬态温度压力耦合模型的分层测试方法,在前期正模型和可行性研究的基础上,着重研究了该方法中最为关键的反模型部分。通过建立合理的目标函数,应用Levenberg-Marquardt算法,建立了用于回归多层油藏分层属性的反模型,并编制程序进行求解,实现了通过瞬态实测温度和压力对多层油藏分层属性参数(渗透率、伤害渗透率和伤害半径)的求解。通过双层合采和4层合采油藏2个算例,对该测试方法的测试流程、数据选取要求、解释步骤和解释精确度进行了分析。结果表明,所建反模型可以与前期工作建立的正模型配合使用,解释效果较好。基于瞬态温度压力耦合模型的分层测试方法大大缩短了测试时间,对生产影响较小,解释精度高。