[發明專利]產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法

有效

• 申請號: 201510524666.1
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105184061B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 徐玖平;陶志苗
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 吳中偉

1.產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、建立溫度壓力耦合微分方程組模型；

B、估計微分方程組相關參數；

C、使用差分法進行算法設計；

D、基于C#開發平臺構建模擬軟件；

E、在模擬軟件中輸入初始數據，獲得溫度壓力分布模擬結果；

步驟A中，所述建立溫度壓力耦合微分方程組模型具體包括：

基于假設的模型構建條件分別獲得能量守恒方程、質量守恒方程、動量守恒方程：

其中，能量守恒方程：

質量守恒方程：

動量守恒方程：

在微元dl上，從流體到座封-地層界面傳導的輻射熱為

從座封-地層界面到周圍地層傳導的輻射熱為：

結合式(4)和式(5)得到流體與周圍地層熱傳導的微分方程：

將(1)和(6)整合，得到如下常微分方程：

當流體在井筒中流動的時候，由于管徑變化很小，Joule–Thomson系數忽略不計，因此dh＝C_pdT，對于式(7)整體的焓變化量為：

由式(1)、(2)、(3)、(8)可得天然氣井中的流體壓力、溫度、密度和速率的微分組方程：

用y_i，i＝1,2,3,4代替ρ，v，P，T，則方程組可簡化為

步驟B中，估計微分方程組相關參數具體包括：

B1.熱傳導系數估計：

B2.計算定壓比熱C_P：

C_p＝1243+3.14T+7.931×10^-4T²-6.881×10^-7T³ (12)

B3.地層瞬態熱傳導方程：

B4.計算摩擦系數f：

步驟C中，所述使用差分法進行算法設計包括對溫度壓力耦合微分方程組模型的求解：

將產氣井劃分為n個區間，j為節點，j＝1,2,…,n，n為井底，步長為h；

溫度壓力耦合微分方程組的邊界條件為：

為了計算各節點的相關量，使用如下的迭代方程：

為使用以上方程，需要估計a[i],b[i],c[i]和d[i]:

2.如權利要求1所述的產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法，其特征在于，所述假設的模型構建條件包括：

天然氣的流動是單向穩定的；井筒的傳熱是穩態的；地層傳熱是不穩定的；導管和套管是同心的。

3.如權利要求1所述的產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法，其特征在于，步驟D中，所述模擬軟件包括用戶界面模塊、輸入輸出模塊、算法模塊和圖表模塊；

所述用戶界面模塊用于提供氣井的初始信息，這些信息劃分為靜態數據、流體數據和生產數據：

靜態數據：描述靜態下氣井特征；

流體數據：描述流體的狀態；

生產數據：生產階段給定的參數；

所述輸入輸出模塊用于從存儲器里讀入、保存數據；

所述算法模塊用于根據設計的算法進行數學計算；

所述圖表模塊用于將模擬的數據結果進行圖表化展示。