[發明專利]一種適于深水氣井的臨界攜液流量預測方法

有效

• 申請號: 202010715228.4
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111967143B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 劉書杰;劉文遠;歐陽鐵兵;李相方;范白濤;隋先富;于繼飛;文敏;范志利
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F119/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種適于深水氣井的臨界攜液流量預測方法，其步驟：根據井底條件計算Sauter液滴直徑；根據預先設定的井口產量Qg得到井筒沿程的溫壓分布，并根據該溫壓分布計算沿程氣液物性參數和流動參數，并計算液滴變形系數，進而得到沿程液滴的形變程度；計算不同井深處的曳力系數；根據溫壓條件將不同井深處的曳力系數換算得到井口臨界攜液流量值；根據井口臨界攜液流量值與井口產量獲取臨界攜液流量準確值。本發明考慮了攜液過程中液滴尺寸及不同尺寸液滴形變的差異性，根據液滴的受力平衡條件及幾何特征推導得到液滴形變參數與流動條件及液滴尺寸間的關系，得到臨界攜液流量表達式，并結合井筒的溫壓場分布準確的預測了氣井臨界攜液流量。

技術領域

本發明涉及一種氣井臨界攜液流量測量方法，特別是關于一種適于深水氣井的臨界攜液流量預測方法。

背景技術

氣井臨界攜液流量的準確預測與優化氣井工作制度及防止氣井積液有重要意義，保證氣井產量在臨界攜液流量之上可以有效避免氣井積液而導致的氣井停產。深水天然氣是海上油氣資源的重要存在形式，深水氣井的高效開發對于我國能源供應意義重大，而氣井生產后期的積液問題常常嚴重影響深水氣井生產。并且，深水氣井井筒深度大，井筒外部溫壓環境分布復雜，氣水同產期井筒內的氣液流動狀態更加復雜，理想條件下的臨界流量計算值適用性并將存在局限，而現有的氣井臨界攜液計算模型主要針對陸上氣井，模型對于深水氣井攜液計算的適用性較差。

氣井臨界攜液流量的準確預測對優化氣井工作制度及防止井底積液具有重要意義。在含水氣藏開發中后期，隨著井底壓力的下降與產水量的增加，低產氣量下無法將井底產出水攜出井筒，從而在井底產生積液。氣井積液會進一步減小生產壓差，降低產氣量，嚴重時會壓死氣井而導致停產。因此，建立準確的氣井攜液模型，預測氣井臨界攜液流量，合理控制氣井工作制度對保證氣井高效開發、提高氣藏采收率至關重要。

目前的攜液模型均在前人的基礎上做出了修正，均具有一定的適用性，但仍存在不合理之處。井筒中的不同液滴直徑近似呈正太分布，液滴直徑選取與計算的準確度對攜液流量的影響很大，而現有的模型均是利用簡單的韋伯數定義式得到的最大直徑液滴作為臨界攜液判定條件，事實上，在越高的液相流速及越低的氣相流速下，該公式計算出的最大液滴直徑越接近實際值，而其他條件下計算值遠偏離實際值。現有學者認為，液滴直徑大小與氣液流動狀態及氣液粘度等物性參數均有關系，僅僅根據韋伯數定義式得到的最大液滴直徑不能充分符合實際。同時，基于普遍認可的橢球模型，液滴的變形參數是衡量液滴受力的關鍵，它除了與液滴所處的環境條件有關，還與自身的尺寸有很大關系，另外，隨著井筒沿程的溫壓變化，臨界攜液流量也隨之改變，取沿程最大攜液流量值作為臨界攜液流量才能避免氣井積液，這對于溫壓場分布復雜的深水氣井攜液研究更為必要，而這些均是已有模型中未考慮到的。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種適于深水氣井的臨界攜液流量預測方法，其能準確的預測氣井臨界攜液流量。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種適于深水氣井的臨界攜液流量預測方法，其包括以下步驟：1)根據井底條件計算Sauter液滴直徑；2)根據預先設定的井口產量Qg得到井筒沿程的溫壓分布，并根據該溫壓分布計算沿程氣液物性參數和流動參數，并計算液滴變形系數，進而得到沿程液滴的形變程度；3)計算液滴在不同井深處的曳力系數；4)根據溫壓條件將不同井深處的曳力系數換算得到井口臨界攜液流量值Qg’；5)根據井口臨界攜液流量值Qg’與井口產量Qg獲取臨界攜液流量準確值。

進一步，所述步驟1)中，Sauter液滴平均直徑計算公式如下：

其中：

N_μ＝μ_l[ρ_lσ^3/2/g^1/2(ρ_l-ρ_g)^1/2]^-1/2