[發(fā)明專利]氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811434652.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111322036B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙旭;何祖清;李曉益;伊偉鍇;岳慧;姚志良;劉歡樂(lè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): E21B43/00
• 分類號(hào): E21B43/00;G06F30/28;G06F111/10
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

1.一種氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲得某一段水平井的基礎(chǔ)參數(shù)；

步驟2：根據(jù)該段水平井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置安裝個(gè)數(shù)，確定每個(gè)自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的流量和入口速度；

步驟3：根據(jù)步驟1的基礎(chǔ)參數(shù)和步驟2的入口速度，進(jìn)行初步的幾何模型設(shè)計(jì)和仿真計(jì)算條件的設(shè)置，并對(duì)初步的幾何模型進(jìn)行仿真參數(shù)探索；

步驟4：對(duì)步驟3中初步的幾何模型和仿真計(jì)算條件的設(shè)置進(jìn)行試驗(yàn)，并將試驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比；

步驟5：基于DOE正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)將自適應(yīng)調(diào)流控水裝置進(jìn)行數(shù)值優(yōu)化，數(shù)值優(yōu)化包括以下步驟：

步驟5.1：基于DOE方法建立氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置數(shù)值優(yōu)化的樣本庫(kù)；

步驟5.2：構(gòu)建氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置主要幾何參數(shù)與流過(guò)氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的流體壓降之間的近似模型，并進(jìn)行精度預(yù)測(cè)；

步驟5.3：采用全局優(yōu)化算法對(duì)所述近似模型進(jìn)行全局優(yōu)化；

步驟5.4：根據(jù)全局優(yōu)化結(jié)果，對(duì)氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)以及壓降損失進(jìn)行分析，對(duì)全局優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟1中的基礎(chǔ)參數(shù)包括：水平井筒參數(shù)，該段水平井處儲(chǔ)層的流體參數(shù)，自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的約束尺寸；

其中，所述水平井筒參數(shù)包括：整個(gè)水平井的長(zhǎng)度、內(nèi)外直徑以及內(nèi)外壓力差；

所述儲(chǔ)層的流體參數(shù)包括：液體物理參數(shù)，氣體物理參數(shù)，液體和氣體在該段水平井處所占的百分比以及該段水平井處周圍的物理環(huán)境；

所述約束尺寸為：設(shè)計(jì)一個(gè)容納自適應(yīng)性調(diào)流控水裝置的中心控制結(jié)構(gòu)，并約束所述中心控制結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)、寬、高。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟2中，按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的需求，初步確定該段水平井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的安裝個(gè)數(shù)n，再根據(jù)水平井已知的總的生產(chǎn)總量Q_總，從而確定每個(gè)自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的流量Q₁＝Q_總/n；再根據(jù)每個(gè)自適應(yīng)調(diào)流控水裝置已知的入口面積A，確定每個(gè)自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的入口速度v＝Q₁/A。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟3中的仿真參數(shù)探索包括：邊界層厚度、網(wǎng)格劃分、網(wǎng)格質(zhì)量檢查、體網(wǎng)格生成以及網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證；

所述步驟3中的仿真計(jì)算條件的設(shè)置包括：流體流態(tài)的劃分、湍流模型的選取、多相流模型的選取、邊界條件的設(shè)置、穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的分析以及瞬態(tài)流場(chǎng)的分析。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟5.1中，又具體包括以下步驟：

步驟5.11：根據(jù)自適應(yīng)調(diào)流控水裝置的流動(dòng)阻力的產(chǎn)生公式，確定影響自適應(yīng)調(diào)流控水裝置中增加流動(dòng)阻力，達(dá)到調(diào)流控水目的的主要幾何參數(shù)，確定的主要幾何參數(shù)包括：入口面積、入口數(shù)量、支路數(shù)量、支路夾角和出口面積；

步驟5.12：采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE方法，構(gòu)建氣井自適應(yīng)調(diào)流控水裝置數(shù)值優(yōu)化的多組實(shí)驗(yàn)方案；

步驟5.13：應(yīng)用數(shù)值計(jì)算軟件對(duì)步驟5.12中的多組試驗(yàn)方案進(jìn)行數(shù)值計(jì)算；

步驟5.14：根據(jù)步驟5.13中數(shù)值計(jì)算獲得的結(jié)果，建立樣本庫(kù)。