[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

本發明涉及油氣藏開發工程管理技術領域，其公開了一種產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法，對產氣井的溫度壓力參數分布情況進行準確模擬，從而為生產提供指導依據。該方法包括以下步驟：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。本發明能夠對產氣井的溫度和壓力分布進行精確預測，極大促進油氣開采設備設計水平的提高，從而有利于油氣藏開發。

技術領域

本發明涉及油氣藏開發工程管理技術領域，具體為產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法，涉及產氣井的溫度壓力耦合機理分析，數學模型建立，數值模擬方法設計等。

背景技術

生產氣井通常伴隨著與高溫、高流速、高壓力，這是由于摩擦、井筒形變、熱傳導等原因。隨著生產環境的演化，包括深水和高溫度壓力條件，在石油工程設施的設計、水合物預防優化、生產井的動態分析，有必要對溫度壓力進行準的預測。

當液體從一個區域最初產生時，其溫度在井底可能認為一樣的。這對氣體是不成立的。如果Joule-Thompson效應被恰當考慮，入口氣體溫度可用地層溫度進行估計。因此，井筒底部的溫度，能夠被可靠地估計。然而，隨著流體的上升，它的溫度顯著高于周圍地層的溫度，這是因為地層溫度隨著深度減少而下降。

當地層與流體有溫度差，將發生熱傳導現象。在任何深度，地層溫度不僅與輻射距離有關，也與生產時間有關。當達到穩定流時，湍流保證了在一定的深度，流體的溫度是常數。于是，流體中的熱量損失隨著時間而減少，并取決于井筒紅熱液與周圍地層的不同的熱阻。

完整的系統由流體，含有低壓空氣的環形間隙、套管、座封和地層，如圖1所示：

導管內徑是r_ti，外徑是r_t0，套管的內徑是r_ci，外徑是r_c0，熱量通過環圈中的空氣進行傳導。輻射與對流也發生。當管體被加熱，輻射能的傳導速率取決于管體的溫度。導管與套管之間的輻射能的傳導，取決于界面發出和吸收熱量的特征。很多情況下，導管與孔之間的縫隙是被封堵的。由于水泥的傳導性可能低于周邊的地層，計算由井筒地步開始，逐步向上。將氣井的進氣口作為坐標軸的交點，井筒向下為坐標軸的正方向。圖2顯示了井筒微元的壓減分析，P是流體壓力，v是氣體速度，l是深度，dv是dl上的速度增量，dp是dl上的壓力增量，θ是井筒的傾斜角。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提出一種產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法，對產氣井的溫度壓力參數分布情況進行準確模擬，從而為生產提供指導依據。

本發明解決上述技術問題所采用的方案是：產氣井溫度壓力分布的數值模擬方法，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。

進一步的，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