产水气井井筒温度压力计算方法.pdfVIP

第 31卷 第 5期 计 算 物 理 Vo1．31，NO．5 2014年 9月 CHINESE JOURNAL OFCOMPUTATIONALPHYSICS Sep．，2014 文章编号 ：1001．246X(2014)05-0573-08 产水气井井筒温度压力计算方法 李 波 ， 甯 波， 苏海洋， 刘 虹， 位云生 (中国石油勘探开发研究院，北京 100083) 摘 要：应用考虑气液相间滑脱与流体沿井筒截面非均匀分布的漂移模型，结合动量守恒 、能量守恒和井筒传热 学，建立考虑井斜变化的气井井筒温度 、压力耦合预测模型，通过 15口实测井数据对模型进行验证．结果表 明：所 建模型可 以准确计算产水气井井简的温度和压力，计算结果平均绝对误差 3．60％，满足工程计算要求． 关键词：多相流；漂移模型；温度；压力；致密砂岩气井 中图分类号 ：TE319 文献标志码 ：A O 引言 地层流体 (油、气、水)从井底 向井 口流动过程 中往往伴随着许多复杂的物理现象，流动型态一般包括泡 状流 、段塞流 、过渡流和环雾流 。．井筒多相流动常用的处理方法有三种 ：经验模型，均质模型和机理模型． 经验模型根据多相流体运动的物理概念和物性参数 ，利用 因次分析法或根据基本运动方程得到描述某种特 殊流动的无因次参数建立多相流动 的经验关系式．截止 目前 ，国内外 已有许多经验模型¨一 ，但在实际运用 中，经验模型需要大量的计算过程来判断流型．此外 ，在某些流型之间的过渡区可能出现压降和持液率的不 连续现象，这样就使得在求解井筒压力和持液率等参数时出现不收敛或不连续．均质模型采用单相流的处理 方法，认为气体和液体的流速相等，但这与实际情况不符，特别是在气体流动含量较低、流动速度较慢的情况 下 ．机理模型通常被认为是最精确的模型，因为它是在详细描述不 同流型的物理现象的基础上提出的， 但是其方程系统复杂 ，求解困难 ，以及在某些流型的过渡 区可能出现压 降和持液率不连续从而使计算不收 敛 ，因此没有被广泛运用． 由于漂移模型具有相对简单 、连续可微的优点，适用于井筒多相流动建模．为此 ，对漂移模型开展了大量 的研究 ，本文对漂移模型的重要参数 (分布系数和漂移速度)进行 比较优选 ，建立适合井筒多相流动的 漂移模型．通过漂移模型计算井筒任意深度的截面含气率及流体物性参数 ，再根据井筒传热学、动量守恒和 能量守恒 ，建立井筒温度和压力耦合模型，通过分段迭代法对模型进行求解 ，并运用 15口产水气井实测数据 对模型进行验证，计算一 口实例水平井井筒压力 、温度分布． 1 漂移模型 在井筒气液两相流动过程中，由于气相和液相的密度不一样 ，存在气相超越液相流动 的现象，即气液两 相间存在滑脱，因此采用简单的均相模型来计算井筒的温度和压力分布会有一定的偏差．1965年，Zuber Findlav ． 首次提 出考虑 了气液相 间的滑脱现象，以及气相沿井筒径 向的变密度分布 的漂移模型．而后 ， Bankoff ，W allis[m Ishii[¨一16]Hasan Kabir -2o3Ansari[等对漂移模型进行 了改进 ，使其广泛用于核工 ， ， ， 业和石油工业 中的多相流动建模．由于漂移模型具有连续、可微和相对简单 的特点 ，Holmes等 ¨于 1997年 将漂移模型引入数值模拟复杂结构井井筒等温多相流动建模 ，但是 由于之前 的模型参数大多适合小直径管 流，不能直接用于井筒或地面设备中的多相流动建模 ¨ ．为此，Oddieshi等 开展了大量的实验， 对模型参数进行了回归分析，并建立了适合大尺寸井筒多相流动的漂移模型．本研究的 目的是通过研究前人 收稿 日期 ：2013—08—21；修回 日期：2014—03—04 基金项 目：国家科技重大专项(2011ZX05015)资助项 目 作者简介 ：李波 (1985一)，男，贵州恩南，博士生，从事气藏工程与多相管流研究，E．mail：libosonova@163．com 574