[發(fā)明專利]一種無隔水管鉆井氣侵特性動態(tài)分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110289535.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113032987A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 毛良杰;甘倫科;蔡明杰;王國榮;曾松
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21B47/00;G06F17/11;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 鐘勤

1.一種無隔水管鉆井氣侵特性動態(tài)分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：設目標井井筒內(nèi)氣液兩相流動為一維流動且地溫梯度恒定，在不考慮氣侵對溫度場的影響、鉆井液壓縮、氣侵過程中巖屑對井筒流動影響的基礎上，獲得所述目標井內(nèi)氣液兩相流的氣相連續(xù)性方程、液相連續(xù)性方程和動量方程；

S2：聯(lián)立氣相連續(xù)性方程、液相連續(xù)性方程和動量方程，得到所述目標井井筒內(nèi)兩相流流體的數(shù)值模型；

S3：根據(jù)鉆桿與海水之間的傳熱特性，建立所述目標井的鉆桿內(nèi)傳熱模型和環(huán)空傳熱模型；

S4：將所述目標井的井身分為若干區(qū)域，設定所述目標井的初始條件和邊界條件，帶入鉆桿內(nèi)傳熱模型和環(huán)空傳熱模型，離散求解每一所述區(qū)域內(nèi)兩相流流體的數(shù)值模型，得到所述目標井井筒內(nèi)的氣液兩相流流動參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無隔水管鉆井氣侵特性動態(tài)分析方法，其特征在于，所述氣相連續(xù)性方程為：

所述液相連續(xù)性方程為：

所述動量方程為：

其中，ρ_g和ρ_l分別是氣體和液體密度，kg/m³；v_g和v_l分別是氣體和液體速度，m/s；E_g是含氣率；E_l是持液率；A是截面積，m²；q_g是井底氣侵速率，m³/min；是摩阻壓降，MPa/m；P是壓力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無隔水管鉆井氣侵特性動態(tài)分析方法，其特征在于，所述鉆桿內(nèi)傳熱模型為：

其中，x為在垂直方向上的坐標；m為地溫梯度；t₀為海水表面溫度；t_i為鉆井液的注入溫度；q_m1為鉆桿內(nèi)鉆井液的質(zhì)量流量；c_p為鉆井液的比熱容；k₁為鉆桿中的鉆井液和海水的傳熱系；d₁為鉆桿的內(nèi)徑；T_d、T_a分別為鉆桿內(nèi)鉆井液溫度、環(huán)空內(nèi)鉆井液溫度，℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無隔水管鉆井氣侵特性動態(tài)分析方法，其特征在于，環(huán)空傳熱模型為：

其中，x為在垂直方向上的坐標；m為地溫梯度；t_u為井底的鉆井液溫度；q_m2為環(huán)空的鉆井液的質(zhì)量流量，kg/s；c_p為鉆井液的比熱容；k₂、k₃分別為地層和鉆井液的傳熱系數(shù)以及環(huán)空中的鉆井液和鉆桿中的鉆井液之間的傳熱系數(shù)；d₂、d₃分別是鉆桿的外徑和環(huán)空直徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無隔水管鉆井氣侵特性動態(tài)分析方法，其特征在于，所述目標井井筒內(nèi)兩相流流體的數(shù)值模型為：

其中，ρ_g和ρ_l分別是氣體和液體密度，kg/m³；v_g和v_l分別是氣體和液體速度，m/s；E_g是含氣率；E_l是持液率；A是截面積，m²；q_g是井底氣侵速率，m³/min；是摩阻壓降，MPa/m；ρ_gs是標況下的氣體密度；R_sc是局部溶解氣液比；B_l是井液局部體積系數(shù)；P是壓力。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無隔水管鉆井氣侵特性動態(tài)分析方法，其特征在于，所述目標井的初始條件為所述目標井在氣體未侵入井眼時所述目標井的條件；所述目標井的初始條件為：

其中，P_b是井底壓力，Mpa；h是井深，m；Q_l是泥漿排量，L/s；Q(h，0)為指井底位置初始時刻的液體進入的排量，恒等于泥漿排量。