[發明專利]一種天然氣井油套環空流動動態描述方法

在審

• 申請號: 201811192950.3
• 申請日: 2018-10-13
• 公開（公告）號: CN109162697A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 袁發勇;楊加祥;鄒順良;倪方杰;張寅;胡中桂;程實;劉云芳;胡力
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化江漢石油工程有限公司;中石化江漢石油工程有限公司頁巖氣開采技術服務公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;G06F17/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉;胡建平

本發明涉及一種天然氣井油套環空流動動態描述方法，包括以下步驟：S1、錄取井口氣液流量、溫度、壓力數據；S2、由井筒中的液相體積流量參數和氣相體積流量參數確定氣液混合物的平均流速和無滑脫持液率；S3、根據貝格斯?布里爾方法進行流型判斷；S4、結合動液面位置和井身結構數據，基于貝格斯?布里爾方法建立環空內的氣液兩相流壓力模型。S5、從井口開始對油套環空依次劃分為若干連續段，將測量得到的井口的氣液相流量，以及井口溫度和井口壓力作為初始值，在所述連續段內根據所述壓力分布模型迭代計算直至環空任意位置，獲取壓力沿環空深度的分布情況。本發明可以根據井口各流體產量、壓力等參數，確定氣井油套環空任意位置的流態、壓力分布情況。

技術領域

本發明涉及油氣田開采領域，更具體地說，涉及一種天然氣井油套環空流動動態描述方法。

背景技術

天然氣井生產時，有時采用油套環空生產的方式，由于流動空間形狀的不規則，無法通過常規生產測井儀器進行井筒壓力溫度等參數的錄取，為井筒的生產監測帶來不便。目前關于氣液兩相流的管流分析主要用于單一管柱內(套管或油管)，對于油套環空的流體流動動態的研究極少見。基于上述情況，亟需一種天然氣井油套環空流動動態描述方法來分析沿油套環空流體壓力等的變化特征。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種天然氣井油套環空流動動態描述方法，可以根據井口各流體產量、壓力等參數，確定氣井油套環空任意位置的流態、壓力分布情況。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種天然氣井油套環空流動動態描述方法，包括以下步驟：

S1、錄取井口氣液流量、溫度、壓力數據；

S2、由井筒中的液相體積流量參數和氣相體積流量參數確定氣液混合物的平均流速和無滑脫持液率；

S3、根據貝格斯-布里爾方法進行流型判斷；

S4、結合動液面位置和井身結構數據，基于貝格斯-布里爾方法建立環空內的氣液兩相流壓力模型。

S5、從井口開始對油套環空依次劃分為若干連續段，將測量得到的井口的氣液相流量，以及井口溫度和井口壓力作為初始值，在所述連續段內根據所述壓力分布模型迭代計算直至環空任意位置，獲取壓力沿環空深度的分布情況。

上述方案中，根據弗洛德準數和無滑脫持液率應用貝格斯-布里爾方法劃分環空中氣液兩相流的流動形態，其中，

式中，q_l為井筒中的液相體積流量，q_g為井筒中的氣相體積流量參數，u_m為兩相平均流速，D為環空直徑，g為重力加速度。

上述方案中，確定氣液兩相流的建模參數還包括氣液兩相流沿油套環空阻力系數λ，其中，環空摩阻系數λ用環空比、偏心率兩個參數來描述；

環空比的定義為內部流管的外徑比外部套管的內徑：

偏心率的定義式如下：

其中，l是油管中心與套管中心的距離；

①油管、套管同心：即e＝0，氣井摩阻系數的計算公式：

其中，

②偏心率e≠0：

摩阻系數的計算式：

其中，

式中，R_e為流體雷諾數。

上述方案中，氣液兩相流壓力模型由下式表示：