气液两相流在气井排水采气软件中的应用修改

气液两相流在气井排水采气中的应用中国石油大学（北京）石油天然气工程学院油气田开发工程向耀权气液两相流在气井排水采气中的应用积液危害及积液机理积液判断及积液高度计算常用排液采气方法气液两相流方法优选优选管柱排液方法应用泡沫排液方法应用气举排液方法应用生产日期生产时间h油压MPa套压MPa日产气量×104m32007-1-162422284.19872007-1-17222804.19872007-1-182421294.19872007-1-192421294.19872007-1-202421.528.53.68572007-1-21247232.68232007-1-242122281.99922007-1-2523.521281.99922007-1-288.5000.86972007-1-298.52300.86772007-1-302420.600.9032007-1-31242020.50.75862007-2-1242020.50.58972007-2-24.52020.50.3643苏里格气田苏20-18气井生产数据表积液危害及积液机理苏里格气田苏20-18气井生产状况苏20-18气井生产图012345051015时间/天产量/万方积液危害及积液机理苏20-18气井刚生产后，产量迅速下降。生产数据显示，水气比先是快速增大，然后快速下降。现场测试表明：气井已经严重积液。积液危害及积液机理•气井积液危害：气井积液后，液柱产生的静压增大了井底的回压，气井产能迅速下降，严重地可将气井压死。长时间的积液对气层造成极大的污染（体现在不可逆转的渗透率伤害）。采气工作者都希望能够及时地掌握气井积液的动态，采取措施将积液及时地排出。积液的表现为初期水气比上升，后期井口只产纯气、不产液（产少量液），井口压力快速下降。积液危害及积液机理积液机理气井正常产气时，水滴均匀散布在气相中，在中心高速气流的拖曳下缓慢上行，全部被带出井口。当产气量不够大，散布在气相中的液滴向下滑落，尔后又被气流携带上升，再回落，往复循环，液体无法全部被气流携带出井口。随着液体在井底的聚集，井底回压增大，产气量进一步减小，直到产气量为零，气井完全积液。气液两相流在气井排水采气中的应用•积液危害及积液机理•积液判断及积液高度计算•常用排液采气方法•气液两相流方法优选•优选管柱排液方法应用•泡沫排液方法应用•气举排液方法应用积液判断及积液高度计算•判断气井积液的特征量是气井临界流量。临界流量是气井能够正常携液的最小流量。•国内外许多学者已经提出了计算气井临界流量的数学公式，常见的临界流速模型有Duggan模型，Turner模型，Coleman模型，Nosseir模型，李闵模型，杨川东模型。•国内应用较为广泛的是Turner模型、李闵模型、杨川东模型。积液判断积液判断及积液高度计算积液判断Turner方法820.252.5105.48[()/]clggpqAZT李闵方法820.252.5102.5[()/]clggpqAZT杨川东方法60.50.250.526.499910()(1055334147)gwfcgwfwfiwfpqZTpdZT——液体和气体密度，kg/m3，——压力，Mpa——气液表面张力，N/m——温度，K——油管内径，mlgpTid积液判断及积液高度计算积液判断用上述三种模型对气田四口井进行积液判断验证，气井基本数据如下表井号井口油压（Mpa）油管内径（mm）产气量（m3/d）气水比生产状态A6625000010000未积液B776310005000积液C12.550.67291786000未积液D4.550.67148094000积液积液判断及积液高度计算用积液判断模型进行计算，结果如下井号Turner李闽杨川东A436001650049100B794003010092700C453001720053000D331001250038600A井临界流量计算图01000020000300004000050000600000200004000060000气井产量(m3/d)临界流量(m3/d)Turner李闽杨川东线性(基准线)积液判断及积液高度计算B井临界流量计算图0200004000060000800001000000200004000060000气井产量(m3/d)临界流量(m3/d)Turner李闽杨川东线性(基准线)C井临界流量计算图01000020000300004000050000600000200004000060000气井产量(m3/d)临界流量(m3/d)Turner李闽杨川东线性(基准线)D井临界流量计算图010000200003000040000500000100002000030000气井产量(m3/d)临界流量(m3/d)Turner李闽杨川东线性(基准线)横坐标表示实际气井产量，纵坐标表示计算的临界产量。实际产量等于临界流量时，数据点就落在图中的基准线上，接近积液井数据在基准线上，未积液井数据在基准线的下方，积液井数据在基准线的上方。实际中A井、C井是无积液井；B井和D井是积液井积液判断及积液高度计算积液高度计算预测气井积液后，积液高度的确定是气井排液优化设计的基本依据。运用气井流入动态方程，气井多相流或单相流方法计算井筒油管中和套管中积液高度。气井流入动态方程：2mix()()RwfmixmpmpAqBq222mixRwfmixppAqBq是拟压力，是折算气水体积流量()Rmpmixq积液判断及积液高度计算•单相流公式可采用平均温度和平均气体偏差系数计算方法、Cullender和Smith计算方法、Aziz计算方法等。•多相流公式在下面介绍-6whawfp+G(H-h)10=p-6cacwfp+G'(H-h)10=p——分别为油压和套压，MPa——分别为油管中和环空中压力梯度,MPa/m——井底压力，MPawhpcpaGaG'wfp气液两相流在气井排水采气中的应用•积液危害及积液机理•积液判断及积液高度计算•常用排液采气方法•气液两相流方法优选•优选管柱排液方法应用•泡沫排液方法应用•气举排液方法应用常用排液采气方法•气井出水在井筒形成积液后，采用排液采气方法是恢复产能的有效办法。国内外常用的排液采气方法有•优选管柱排液采气泡沫排液采气机抽排液采气电潜泵排液采气射流泵排液采气螺杆泵排液采气气举排液采气组合排液采气排液采气方法常用排液采气方法•不同的排液采气方法有不同的适用条件和优缺点。根据气田的实际井况，选择好排液采气方法后。对选择的排液采气工艺进行优化设计，保证气井排液的成功和排液效率的最大化。序号工艺类别适应条件1优选管柱排水适用于有一定自喷能力的小产水井，60.3mm的管柱在安全系数1.4条件下最大井深不超过4800m，最大排液量100m3/d2泡沫排水井深不超过3500m,井底温度不超120OC，产液量不超过100m3/d，适用于弱喷及间喷产水井3气举排水井深不超过3500m产液量不超过100m3/d，适合于水淹井复产，大产水量井助喷及气藏强排水4机抽排水泵挂深度不超过2400m,最大排量小于70m3/天，co2含量小于115g/m3,H2S含量小于28g/m3,地层温度不超过120OC.适合于水淹井复产，低压小产水量气井5电潜泵排水泵挂深度不超过3500m，最大排量小于800m3/天。适合于水淹井复产，气藏强排水6射流泵排水井底流压不低于6Mpa,井底温度不超过120OC泵挂深度不超过3000m,最大排量小于300m3/天，H2S含量小于100g/m3,适合于水淹井复产气液两相流在气井排水采气中的应用•积液危害及积液机理•积液判断及积液高度计算•常用排液采气方法•气液两相流方法优选•优选管柱排液方法应用•泡沫排液方法应用•气举排液方法应用气液两相流方法优选•压力是油气能量大小的表征，压力的大小决定了油气井的开采方式（包括自喷和人工举升）。气液两相流的核心就是解决井筒中各个位置的压力和温度分布。•气液两相流研究的内容包括混合物密度、持液率、两相粘度、温度及流型等影响压力分布的因素。•国内外学者对这些因素的研究有不同的计算方法，不同的计算方法得到的是不同的压力分布。气液两相研究的内容气液两相流方法优选气液两相流方法优选评价表明，Hagedon-Brown模型的计算结果优于其它模型，特别是当GLR=500时，一般可满足2%的工程计算精度与误差要求。因此计算出水气井时，优选Hagedon-Brown模型。气液两相流方法优选压力关系式22695(/2)109.2110mLtmmmmfqMfupghdh变化形式为Hagedorn-Brown计算方法气液两相流方法优选•只要计算出任意条件下的混合物密度（kg/m3）、地面气水总质量流量(kg/m3)、地面液体体积流量(m3/d)、两相摩阻系数、气液两相混合物流速（m/s）mtMLqfmmuHagedorn-Brown计算方法(1)计算地面气水总质量流量和地面液体体积流量scgq/GWRLq式中是气液比GWR（2）气液两相混合物流速muw462w/[5.1054610(2733.0625410273]86400()ScgsLpquTTAGWR）（）1.2053484.4(86400)sgScgpZTuqpAmsLsguuu气液两相流方法优选fmHagedorn-Brown计算方法(3)两相摩阻系数的计算（jain公式）气液两相流方法优选0.92Re[1.142lg(/21.25/)]mfedN2Re(1)1.47410(/)LLscgtmHHLgqGWRMNdHagedorn-Brown计算方法计算地层水粘度252exp[1.0031.47910(273)1.98210(273)]LTT计算天然气粘度常用方法有：Dempsey方法、Lee—Gonzalez—Eakin方法、Standing方法，以Lee—Gonzalez—Eakin方法为例介绍气体粘度的计算410exp[(/1000)]YggKX气液两相流方法优选Hagedorn-Brown计算方法上式中：TMTMKgg8.119209)8.1)(02.04.9(5.19863.50.011.8gXMTXY2.04.2—在给定温度和压力下天然气的粘度，mPa.s;—给定温度，K;—天然气平均分子量，kg/kmol;—在给定温度和压力下天然气的密度，kg/m3gTgMg气液两相流方法优选gHagedorn-Brown计算方法（4）计算混合物密度m462w1000[5.1054610(2733.0625410273]LTT）（）3484.4ggpZT持液率的计算LH气液两相流方法优选Hagedorn-Brown计算方法气液两相流方法优选Hagedorn-Brown计算方法气液两相流方法优选气液两相流方法优选气液两相流方法优选气液两相流方法优选（6）温度T的计算11111exp((h))whwkTmHTmhkwwhTTmh2.67()/(8640020)(0.00340.79)/[10]LgtqqDwhTThm气液两相流方法优选流温梯度法地温梯度法复合梯度法1ggLLwGCGC——从油管到地层的传热系数,w/(m·K)——地温梯度，K/m——液体的质量流量，kg/s;——液体的比热，J/OC/Kg上式中气液两相流方法优选L/86400LLGq1klGmLCHagedorn-Brown计算方法Hagedorn-Brown流程图气液两相流方法优选气液两相流在气井排水采气中的应用积液危害及积液机理积液判断及积液高度常用排液采气方法气液两相流方法优选优选管柱排液方法应用泡沫排液方法应用气举排液方法应用优选管柱排液方法应用优选管柱法是气井生产前期优先采用的