内边界旋转的垂直井筒气液两相流型和压降梯度

井筒中泵杆的存在会对井筒内气液两相流动产生干扰,进而影响流型和压力梯度,而井筒内压力梯度的计算是油气井生产优化的重要部分。实验采用内径?88.9 mm,长7 m且含有螺杆泵的部分透明有机玻璃管,进行了不同转速的气液两相流实验 ,得到了在螺杆泵旋转时,泡状流向段塞流的转换界限 ;并与无杆的流型转换模型进行对比,得到了0 r/min、30 r/min、60 r/min、90 r/min转速下改进的流型转换模型;根据实验数据对有杆井筒内不同转速下压力梯度变化的修正,得到不同转速下的压力梯度公式 。结果表明,在液相表观速度相同的情况下,无杆井筒中更早发生泡状流向段塞流的转换;随着转速增加,流动摩擦阻力同时增大,增大幅度比较小;随着气相表观速度的提高,总压力梯度逐渐降低,压力梯度的降低速率逐渐变小。     

气井井筒气液两相环雾流压降计算新方法

气液两相环雾流是气井生产中最常见的流型之一,正确预测其井筒压降是气井节点系统分析、生产动态预测的重要基础。从环雾流气芯-液膜分相流结构出发,建立了环雾流压力梯度方程;其中持液率计算综合考虑了液膜及液滴的影响,通过引入Henstock & Hanratty无因次液膜厚度关系式,导出了液膜厚度计算显式方程,基于液滴沉降与液膜雾化的动态平衡,导出了适用于气井低液相雷诺数条件的液滴夹带率关系式;摩阻计算考虑了液膜与管壁的剪切应力,最终采用龙格库塔法迭代求解井筒压力。利用国内外91井次气井测压数据评价表明,新模型提高了凝析气井和产水气井井筒环雾流压降预测准确度,优于传统的均匀流模型和分相流模型,而且能够获得液滴夹带率、液膜厚度等特性参数,为油气田开发提供技术理论支持。     

用密度波特征波速判定环空多相流流型的转变

钻井环空多相流流型判定目前主要依靠经验公式,存在着一定的误差。为此,考虑钻井液相湍动、脉动速度、虚拟质量力、斯托克斯力、相界面动量传递等因素,在双流体模型的基础上,建立了密度波特征波速判定环空多相流流型转变的模型,并利用小扰动线性法,通过编程计算求解。研究结果表明:(1)由所建模型计算的数据与前人密度波不稳定判断流型结果一致;(2)虚拟质量力对密度波特征波速判断流型的影响较大,随虚拟质量力系数增大,泡状流向弹状流转变的空隙率增大;(3)随井深增加,分散气相密度增大、气相与钻井液相相对密度增大、界面膜稳定性增强,分散气相液滴不易发生聚集,泡状流向弹状流转变空隙率增大;(4)密度波一次不稳定性导致分散气相从泡状流聚合为弹状流,密度波二次不稳定现象导致气相继续聚合,逐渐形成连续的气体环状,从而发生弹状流向环状流转变,密度波的二次不稳定现象多发生在井口环空段。结论认为,利用密度波特征波速来判定井筒流型转变是可行的。     

水平井筒气液两相变质量流动流型转变的研究

井筒中的流动是管壁存在入流或出流的变质量流动。给定井筒气液流动条件,在应用机械模型预测我们感兴趣的参数之前,我们需要识别井筒中出现的流型。由于水平井筒和常规水平管中气液两相流动的相似和差别,可以预知常规水平管流的流型转换标准对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。根据波的迅速成长机理,在Taitel和Dukler的研究基础上,得到水平井筒分层流向非分层流流型转变的判别方法;通过对分散气泡进行受力分析,得到水平井筒分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法;基于Barner和Brauner的研究给出水平井筒环空雾状流向间歇流流型转变的判别方法。从而得到一种判别水平井筒气液两相变质量流动4种基本流型的新方法。     

基于强制环状流的电导法持液率测量技术

传统电导法测量气液两相流持液率时,测量精度易受流型影响.为此,提出了基于强制环状流的电导法气液两相流持液率测量技术,通过数值模拟和室内试验,用单头电导探针直接测量法对气液两相流持液率进行了测量研究.研究结果表明:当进口气液比一定时,气体不足以携带液体,但气相折算速度的逐渐增加使气体开始携带液体,液膜厚度随之不断增加,且...     

管线中气—液两相流的综合机械模型

1990年,J.J.Xiao等提出了一个适用于水平管线或接近水平管线中气-液两相流的综合机械模型。对于层状流、间歇流、环状流和分散泡状流来说,这个综合机械模型能够预测管线中存在的流型、持液率和压降。xiao 等还建立了管线数据库。对照数据库,并与一些最常用的管线两相流关系式相比较,检验了这个综合机械模型。检验结果表明,该模型具有最小的绝对平均百分误差和标准偏差。     

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。     

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,建立了页岩气水平井生产压降计算新模型。通过与15口井实测压力分布数据对比,结果表明新模型在小水量大气量下的误差为4.03%,相比于B-B模型降低了6.05%;大水量下的误差为5.96%,相比于M-B模型降低了13.12%;平均相对误差为4.34%,相比于M-B模型降低了31.65%,相比于B-B模型降低了73.14%,新模型准确度更高,适用范围更广。采用新模型对N209H15-2页岩气水平井井筒压力与流态进行了实例应用,计算得到的压力分布与测压数据吻合度很高,并且可得到该井不同气水比下包含分层流的井筒流态变化特征。可见新模型扩展了对页岩气水平井井筒流动规律的认识,为排水采气工艺措施的制定提供了理论支撑。     

井筒中向上气 液两相流的综合机械模型

本文提出了一个预测向上气液两相流的流动特性的综合机械模型。这个综合机械模型由一个流型预测模型和一组预测泡状流、段塞流和环状流的流动特性(如持液率和压力降)的独立模型组成。并且使用油井数据库评价了这个综合机械模型。这个数据库由1775井次的广泛现场数据组成。同时,还将该模型的性能与通常所用的六种经验关系式的性能进行了比较。该模型的整体性能与这些数据吻合得很好。与其它经验关系式的对比表明,这个综合模型的性能最好,它具有最小的平均误差和最小的离散度。     

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。     

湿气管道积液的持液率突变行为预测

管道积液会对集输系统的正常运行产生不利的影响,精确的积液预测有助于采取措施以减少积液带来的危害,其中临界气速的计算是湿气管道积液预测的关键。通过公开的实验数据,建立了气液两相流机理模型,采用“最小滑移”作为流型转变准则,该模型可直接计算出不同工况下大直径湿气管道临界气速。研究显示,低液相负荷下分层流的持液率存在多解区域,持液率多解区域左边界对应的气相表观速度与基于“最小滑移”流型转变判别法计算出的积液临界气速几乎一致。利用现有实验数据及OLGA软件对模型进行验证,模型计算临界气速较为准确。计算结果表明：湿气管道的倾角、直径、运行压力及管道中液相负荷都会对临界气速的计算结果产生影响。     

电加热气举井井筒瞬态换热模型及其应用

电加热是高凝油藏井筒降黏的重要手段,在环空流体流动的情况下无法利用常规井筒静态换热模型优化电加热参数和加热周期。采用漂移模型描述井筒中的气液两相流动、在Hasan-Kabir模型的基础上考虑电缆换热和环空注入气体换热的影响,建立了多热源条件下的井筒瞬态换热模型。对电加热气举井优化分析表明,该模型可以预测不同加热周期、不同注气参数情况下的井筒、环空内的温度、压力、持液率等参数的瞬态变化,不但可以用于周期性电加热油井,也可以用于其他多热源、多相流动的油井。     

水平井筒气液两相分散泡状流流动模型

通过对分散泡状流流型中的分散气泡进行受力分析,考虑了管壁入流或出流的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法。并分别应用气、液两相质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁存在入流或出流对于分散泡状流流型压降的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。     

集输-S型立管中空气-油两相流流型特征实验研究

实验研究了集输-S型立管中空气-油两相流的流型特征。实验管路由119m的水平段,长14m、倾角为-2°的下倾段,高15.3m、长24m的S型立管段组成,管道内径为50.8mm。基于S型立管底部压力、立管顶部持液率两个信号来区分立管内的流型。实验中发现S型立管内存在第二类严重段塞流、过渡型严重段塞流和稳定流动三类流型,其中稳定流动又包括泡状流、弹状流和环状流。与空气-水两相流不同,并没有观察到第一类严重段塞流。第二类严重段塞流下立管顶部持液率呈方波状,其概率密度函数(PDF)分布系以0与1为峰的双峰结构;过渡型严重段塞流下立管顶部持液率针刺状,其PDF分布基本系以0为峰的单峰结构;稳定流动下顶部持液率波动平稳,其PDF分布在0.3~0.8之间。     

皮球集流油气水三相流涡轮流量计测量模型研究

基于皮球集流涡轮流量计与放射性密度-持水率计组合仪在油气水三相流流动环中的动态测量结果,建立了预测三相流总流量的涡轮流量计物理模型,该模型考虑了等效"气液"滑脱速度及流型影响.由于流型转变与两相流运动波传播特性密切相关,还提出了基于"气液"两相流运动波传播速度特征的流型划分准则,并利用该准则在不同流型区域内提取了气相漂移速度及相分布系数2个重要的流动特性参数.最后,将研究所得的三相流流动特性与涡轮流量计物理模型相结合,给出了具有较高精度的三相流总流量预测结果,表明利用集流型涡轮流量计仍然可以有效地测量油气水三相流总流量.     

钻遇多压力系统气层溢漏同存规律研究

钻遇多压力系统气层,多个不同地层压力系数的漏层、喷层常同存于一个裸眼中,钻进过程极易发生溢漏同存的复杂情况。目前国内外对多压力系统气层溢漏同存的研究,往往局限于现场堵漏压井处理工艺技术。文中阐述了多压力系统气层溢漏同存时的物理规律,并根据井筒环空多相流的理论建立了数学模型,系统总结了气液两相流型转换准则和不同流型的压降计算公式,得出了不同工况下多压力系统气层溢漏同存时的井筒环空压力曲线,以及气液两相流型沿井深的分布。计算结果表明:溢漏同存时井筒环空压力迅速下降,溢流态势更加严重;井筒环空的液体流量急剧减少,气体迅速向上滑脱和运移,导致气液两相流型分布变化较大,模拟结果对现场溢漏同存处理技术具有重要的指导意义。     

海上油气水多相管流中沿程摩阻因数分析

沿程摩阻因数是制约多相管流发展的关键,摩阻因数是压降计算的重要内容之一,其计算的准确性直接决定了压降计算的准确性.基于Xiao等人的流型判别法,将流型分为分层流、段塞流、环状流和分散泡状流等4种流型.分散泡状流仅需用到气体或液体与管壁之间的相互作用;分层流、环状流和段塞流不仅用到气体或液体与管壁之间的相互作用,还要用到气液界面之间的相互作用.气体或液体与管壁之间的沿程摩阻因数可以采用单相流体的沿程摩阻因数方法计算.对于不同的流型,气液界面的摩阻因数计算方法也不同.     

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，可以预和常规水平管流压的压降计算方法对于井筒流支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。     

海上油气水多相管流中沿程摩阻因数分析

沿程摩阻因数是制约多相管流发展的关键,摩阻因数是压降计算的重要内容之一,其计算的准确性直接决定了压降计算的准确性。基于Xiao等人的流型判别法,将流型分为分层流、段塞流、环状流和分散泡状流等4种流型。分散泡状流仅需用到气体或液体与管壁之间的相互作用;分层流、环状流和段塞流不仅用到气体或液体与管壁之间的相互作用,还要用到气液界面之间的相互作用。气体或液体与管壁之间的沿程摩阻因数可以采用单相流体的沿程摩阻因数方法计算。对于不同的流型,气液界面的摩阻因数计算方法也不同。