低含液率混输管路气量变化过程压力特性实验

在大型混输实验管道上进行了大量的气量变化的瞬态实验,详细分析了低含液率混输管路中气量瞬变时的压力变化特性,证实气量瞬变过程管道内压力会出现过增和过降现象。为了研究压力过增的特性,首次提出压力过增比的概念,并分析了其变化规律。选择液相雷诺数、欧拉数等9个控制气液两相管流的无量纲数进行灰色关联分析,确定出各个无量纲数对压力过增比的影响程度,并选择影响最大的3个因素,即气相折算速度准数增加值(ΔNgw)、气相折算速度准数(Ngw)以及液相折算速度准数(Nlw),回归了气量增加过程压力过增比的计算关系式,该实验具有一定的理论研究价值。     

水平管段塞流持液率的试验统计分析

对水平管段塞流持液率进行了试验研究。通过对试验结果的统计分析可以得出:①可以利用段塞流持液率的波动情况来确定液塞频率。②在段塞流动中,当气相折算速度和液相折算速度相差不大时,持液率概率密度函数呈双峰分布;当液相折算速度不变时,随着气相折算速度的增大,持液率概率密度函数第2峰值逐渐减小,直至消失而变为单峰分布;利用这一特征可初步确定段塞流动中气、液相流量相对大小。③折算速度的变化会引起液塞持液率的变化,液塞持液率随气相折算速度的增大而减小,随液相折算速度的增大而增大。     

混合立管系统严重段塞流流动特性的实验研究

深海油气田开采过程中混合立管系统会出现严重段塞流,造成系统流动特性参数周期性剧烈波动,严重危害海洋开发系统。在混合立管系统的模拟装置上,实验研究了混合立管系统严重段塞流的流动特性。研究结果表明：混合立管严重段塞流的1个周期分为液塞形成、液塞生产、液气喷发和液体回流4个阶段,立管的垂直管段与U形柔性管段的流动特性稍有不同,U形柔性管段在液气喷发阶段产生剧烈抖动;严重段塞流周期随气液相折算速度的增大而减小;立管压力波动幅度随气相折算速度的增大先增大后减小;液塞长度随气相折算速度的增加而减小,且下倾管增加缓冲容积时液塞长度明显增大,减小出油管长度有利于抑制严重段塞流;在深水混合立管系统结构尺寸变化范围内,垂直管高度和U形柔性管尺寸对严重段塞流的发生范围及特性影响不大。该研究结果将为混合立管的设计提供一定的参考依据。     

积液井气相携液能力影响因素的数值模拟

气井开采后期,井底积液是中低产气井中普遍存在的问题。随着井底积液的堆积,会对井筒造成水锁效应,影响采气过程。为解决这个问题,使气井恢复平稳生产,研究气相携液能力影响因素对后期排水采气有实际指导意义。通过VOF(Volume of Fluid)多相流模型模拟了在井底积液情况下气液两相流动过程,研究气量和井径变化对气相携液能力的影响,确定了积液井的临界携液气量和井径值。模拟结果表明,气相携液过程中受液体下落上升现象的扰动,井筒出现段塞流、搅动流和环状流流型;井口气相速度分布图呈中部峰值、两端低值的特征,且峰值随气量的增加和井径的减小而增大;气相携液能力随气量增加而增强,随井径的减小而增强;0.125 m管径积液井临界携液气量值为1 700 m~3/d,其携液率高于50%;200 m~3/d气量的积液井临界携液井径值为0.045 m,其携液率达到70%;模拟结果与临界携液模型计算结果吻合较好。     

热流体在地层中的能量守恒方程

在考虑热传导、热对流和热耗散的作用下,对热流体在地层中的不稳定渗流问题进行了分析。建立了一维能量守恒方程,引入地层热力长度的概念,它表示的是考虑地层热损失时,注热的有效利用程度;确立了地层热力影响周期的概念,即地层温度下降幅度为一个对数周期地层受热力影响的长度。引入无量纲对流速度准数、无量纲注入速度准数、无量纲时间准数的概念,这些准数有益于分析地下热力场的分布和变化。数值计算表明,在没有对流影响的情况下,存在一个相对恒定的热力影响周期,即注入热载体的波及范围（或波及长度）;而热对流作用的存在,将显著地增大热力波及范围,从而提高热力的利用率。     

湿天然气输送管道积液发展过程影响因素分析

针对湿天然气输送管道运行过程中存在的积液问题,基于OLGA软件的清管工艺瞬态仿真方法,建立了积液在湿天然气管道中的发展过程预测模型,对积液发展过程及其影响因素进行分析。研究表明:受环境温度、运行压力、介质组成以及管道流速等的影响,湿天然气管道中的液相从凝结析出到发生沉积直至积液量达到稳定的时间往往会持续数天到数月不等;在其他运行条件不变的情况下,湿天然气管道中的积液量随着环境温度的降低、运行压力的增大以及含水量的增加而增加,管道积液发展持续的时间会随着环境温度的降低、含水量的减少以及管道流速的减小而延长。其中,含水量和管道流速是影响湿天然气管道积液量以及积液发展持续时间的关键参数。     

海底混输管道瞬态过程中稳定平衡时间和总持液量变化规律研究

利用相似准则和灰色关联分析相结合的方法对油气混输环道模拟试验数据进行了分析 ,建立起稳定平衡时间、总持液量与相似准则数之间的函数关系 :在液体流量不变、气体流量增加或减小的过程中 ,稳定平衡时间主要与Ngw、Re、ΔNgw和N1w有关 ;在气体流量不变、液体流量增加或减少的过程中 ,稳定平衡时间主要与Ngw、ΔN1w和N1w有关 ;影响总持液量的主要因素是Ngw、N1w、Re和Eu。以锦州 2 0 2凝析气田为例 ,利用OLGA2 0 0 0软件研究了相同条件下稳定平衡时间和总持液量的变化规律 :瞬态过程中 ,管道沿线各点压力趋于稳定的时间小于整条管道总持液量趋于稳定的时间 ,没有发现各点压力出现过增或过减的现象 ,相反出现了总持液量过增或过减的现象。验证分析结果表明 ,用本文建立的函数关系式进行预测 :稳定平衡时间与OLGA2 0 0 0软件模拟结果吻合较好 ;总持液量比现场清出的液体量大 ,比OLGA2 0 0 0软件模拟结果要小。简要分析了 3种情况下总持液量不同的原因。     

水平气井气-水-油三相流动压降模型

准确预测气井井筒压降是进行产能预测、排水工艺设计的技术关键,气井低产气量时的搅动和产凝析油的特征使得目前工程常用压降模型的运用受到很大限制。为此,开展了气-水-油三相管流实验,定性分析了气相表观流速、液相表观流速、含水率和倾斜角对井筒持液率的影响。分析结果表明,持液率与气相表观流速呈对数关系,持液率与液相表观流速呈线性关系,而持液率与含水率和倾斜角呈二次项关系。基于实验数据,选择无因次准数,建立了新的预测水平井气-水-油三相流动的压降模型。采用压降数据对新模型进行了验证,结果表明,与常用工程压降模型相比,新模型精度最高。该研究成果对水平气井的高效开发具有重要的意义。     

低渗透含水层储气库储气过程中气-水-岩相互作用及储气量影响因素

利用室内岩心实验研究了低渗透含水层储气库天然气储气过程中气-水-岩相互作用以及影响储气过程的主要参数。研究表明,实验条件下储气量占岩心孔隙体积的百分比为6%～20%。注气速度对储气量有重要影响,注气速度较高时,储气量较高。提高压力也会使储气量增加。统计分析表明,注气速度比压力对储气量的影响更大。储气时间对储气过程也有影响,长期储存后会有大部分天然气滞留在储集层中无法被采出。原子吸收光谱分析表明,将天然气注入盐水饱和岩心的过程中,盐水中的离子浓度和水蒸发量增大,可能形成沉淀物,降低岩石的孔隙度和渗透率。气相色谱分析表明,在岩心中储存后,天然气中二氧化碳浓度降低,甲烷浓度增加。     

水平井全井眼持气率计(GHT)实验响应特性

分析了水平井中流型对持气率计(GHT)测量的影响,研究了不同气液配比和不同含水率情况下持气率计在气液两相、三相流动状态下的测井响应特征.研究结果表明,对于水平井流体流动,GHT伽马计数率随液量的增加而增大、随气量的增加而减小、随含水率增加略有增大;水平井气水或油气两相流动状态下GHT伽马计数率与液量呈近似线性变化关系;低气量的计数率值受液量变化的影响较高,气量明显;水平井三相流动状态下保持气量和液量均不变,GHT伽马计数率随含水率增加而增大,气量越少液量越大,含水率变化对计数率影响越大.研究结果可为水平井气井生产测井解释提供参考依据.     

油气集输管线中气液两相团状流

针对油气集输管线中气液两相团状流的流动机理和特点,将每一段塞单元划分为带液层的气塞区和液塞区两个区域.对气塞区,采用分流模型建立了其水力计算模型;对液塞区,采用均流模型建立了其水力计算模型,并用实验数据关联了液塞区气液混合物的沿程阻力系数与雷诺数之间的相关式.通过气塞区和液塞区水力计算模型的结合,给出了团状流的水力计算模型.经大庆油田12井次实际生产数据检验,该水力计算模型所预测的压力梯度比传统的按流动状态所预测的压力梯度更符合实际值.     

气体钻进过程地层液体侵入量预测方法

地层液体大量侵入井筒将导致气体钻井无法正常进行,因此有必要在实施气体钻井前预测钻进过程中地层液体的侵入量。在计算侵入量方面,传统方法主要基于稳定渗流或定产量内边界条件下的不稳定渗流来建立模型,用该模型来分析气体钻井过程地层液体的侵入会产生较大误差。根据气体钻井的特点,文章认为地层液体的侵入将以定井筒压力为内边界条件的不稳定渗流为主,长期打开储层后也可简化为稳定渗流。考虑到实际钻进过程中储层是逐渐被打开的,计算中将目的层细化为许多单元,再叠加求解。在分析井底压力与地层液体侵入量关系的基础上提出了气体钻进过程中地层液体侵入量预测方法,并建立模型预测钻进过程中钻至任意井深时地层液体侵入量。计算表明,不考虑钻进过程就不能准确预测气体钻进过程中地层液体的侵入量,且预测误差随储层渗透率、厚度的增加而增大。因此,在预测地层液体侵入量时应考虑钻进过程。     

垂直气井内单相气体瞬变流动分析

气井开、关井过程中,井筒内气体的流动为瞬变流动,气体的压力、温度等流动参数是井深和时间的函数。本文对开井后单相气体瞬变流动的规律进行研究。根据气体瞬变流动过程中所遵循的质量、动量和能量守恒定律建立描述气体瞬变流动的数学模型。该模型是一组偏微分方程,采用有限差分法对其进行求解,给出了计算气体压力、温度、速度的差分方程和详细的计算步骤。最后用具体实例模拟了一口气井开井过程中压力、温度随时间变化的情况。证明了流动达到稳定后,本模型的计算结果和稳定模型的计算结果是一致的,从而证明了稳定模型是瞬变模型的一个特例。     

排水采气井油管和环空两相流压降优化模型

根据川西南威远气田大水量气井现场测试数据,建立了举升油管和油套环空气液两相流压降优化模型.将油管内的持液率模化为气相、液相无因次速度和液相无因次粘度的函数;环空流动的持液率模化为气相与液相折算速度、密度和粘度三个相对量的函数.以最小计算压降与实测值的平均绝对误差作为目标函数,优化持液率关系式的参数值和管壁粗糙度修正系数.经综合评价表明,对于大水量气井条件下,新模型的计算结果与现场数据十分吻合,其性能明显优于所比较的5个常用经验相关式.文中还对此模型进行了水气比敏感性分析.     

深层气井压后低气液比排液试气方法研究

针对大庆探区深层气井多为低气液比的特点,本文以低气液比携液临界流量与实际产量相比较,判断井筒是否积液。当井筒积液时,采用气举工艺排液,降低井底流压,提高返排效率。此外,也可以通过关放激励解出储层污染,提高地层产量。通常针对低气液比气井,也将气举和关放激励两种方法相结合进行排液求产。现场应用结果表明,这些排液求产方式可以提高试气效率,具有一定生产指导意义。     

凝析气藏气液两相渗流的高速流动效应研究

为了研究高速流动效应对凝析气藏渗流特征的影响，在凝析气藏不稳定渗流数学模型中引入非达西效应和毛细管数效应对相对渗透率的修正模型，并进行数值求解。研究表明，在较低的凝析油饱和度时，毛细管数效应起主要作用，对凝析油产生速度剥离效应，提高气相相对渗透率，而在较高的凝析油饱和度时，非达西效应对气相相对渗透率的负作用更加明显；油相相对渗透率对非达西效应不敏感，但随毛细管数增加而增加。考虑高速流动效应的储层径向上凝析油饱和度明显低于不考虑高速流动效应的情况，随日产气量的增加，近井带的毛细管数效应逐渐增强，远离近井带，非达西效应逐渐超过毛细管数效应，使得最大反凝析液饱和度区不断沿径向向外推进。     

天然裂缝性底水驱CO2气藏产能早期评价――以阳5潜山CO2气藏为例

山东省惠民县境内的阳5潜山气藏是构造裂缝、溶蚀孔洞较为发育和具有底水的CO2气藏。利用三次测试资料,分析了该气藏的试井特征,其是:1通过流动压力、流动温度梯度曲线与室内观察结果发现,流动纯CO2气柱与静止CO2气柱的相态特征存在着明显的差异,在高于CO2临界温度的情况下,井筒内就可能出现气、液两相形成的高密度流体(液态水、气态CO2及其水合物),在265.80m左右达到临界条件,可能开始有液态CO2生成,受其影响,井筒损失比较严重;2气井产能较低,气藏稳产条件较差;3两层合采显著降低了气井产能。最后从多方面论证了气井合理初期产能并提出了提高产能的主要措施:对地层采用酸化解堵措施以减小污染,采用小油管增加井筒内流速以提高气流的携液能力。     

气井连续携液临界产量的计算方法

针对产水气井的实际生产状况，运用流体力学相关理论，对气井连续携液临界产量的计算方法进行了深入研究，分别提出了高气液比携液临界产量模型和低气液比携液临界产量模型。在高气液比携液临界产量模型中，液滴存在形式为圆球形，模型推导中充分考虑了井筒内流动状态的变化，采用与Turner经典液滴模型相同的力学分析方法，得到了针对不同雷诺数范围的临界产量计算公式，使经典液滴模型在理论上更加完善。在低气液比携液临界产量模型中，以Hagedorn和Brown井筒压力计算方法为基础，定义了理论持液率、实际持液率的概念和计算方法，并通过整个井筒内理论和实际持液率的对比来确定低气液比条件下气井连续携液临界产量，解决了低气液比条件下携液临界产量的确定方法问题。现场应用结果表明，这种方法能准确预测气井连续携液的临界产量，对气井合理生产制度的制定有一定的指导意义。     

气液两相流压降模型在欠平衡钻井中的应用

分别利用Hasan kabir和Ansari气液两相流压降模型，分析了欠平衡钻井过程中的井筒压降问题，建立了欠平衡钻井流型判别及压降计算的数学物理模型，并用FORTRAN90进行了编程计算，模拟了欠平衡钻井过程。通过分析井口回压、注气量以及注液量等欠平衡钻井参数发生变化对井底压力的影响，确定了欠平衡钻井井底压力控制方法。理论计算结果与实验数据对比分析表明，Hasan－Kabir预测压力的相对误差在10%以内，Ansari的相对误差在5%以内。因此，建议在欠平衡钻井设计中应用预测精度较高的Ansari方法。     

铅直气液两相管流研究现状综述

论述了深井气举采油的工作特点,阐述了气液两相管流研究对气举井设计和运行的重要作用,从研究方法上综述了国内外铅直气液两相管流的研究现状,分析了铅直气液两相流研究中尚存在的不足以及应用上的局限性,指出应加强铅直气液两相管流基础应用研究,提出适合我国的空隙率、混合液密度、压力梯度相关式。还针对气液两相流动特点和流动型态的多样性,提出应采用模糊数学方法来研究气液两相流的流动型态,以得到合理而科学的气液两相流分类公式和方法。