凝析气井相态模拟及节点分析计算

论文摘要

凝析气藏是一种特殊的、复杂的且经济价值很高的气藏。随着石油和天然气勘探开发规模力度加大,凝析气藏在世界气田开发中占有越来越重要的位置。凝析气藏开采过程中当气藏压力降到露点压力后,发生反凝析现象,凝析油从气相中析出。正是由于凝析气藏这一特殊特征,给凝析气藏的开发带来很大困难,被称之为世界级攻关课题,科学有效地开发这类气藏是目前亟需解决的问题之一。论文大量调研国内外研究成果,从众多的经验方程中选取应用较广泛的凝析流体物性参数计算公式,为后续计算提供基础参数;基于严格的热力学理论,结合PR和SRK状态方程,建立汽—液相平衡计算模型,采用牛顿—拉弗森迭代法进行求解;以相平衡规律为基础,针对凝析气藏两相渗流的相态变化、凝析油析出和气相非达西效应,建立三区渗流模式的凝析气井流入动态模型。利用复化梯形数值积分求解拟压力和稳态理论确定各区边界,同时使用凝析气井单相产能模型:稳定达西流、稳定非达西流和经验方程进行产能评价;根据流体质量守恒、动量守恒和能量守恒,考虑凝析流体不同温度、压力下的相态变化,建立凝析气井考虑相态变化的Hagedorn-Brown和Beggs-Brill两相流动模型。后者适用于地面水平管线流动,凝析气单相流动采用国际公认标准Cullender-Smith模型。本文以凝析流体汽—液相平衡计算为基础,以凝析气井整个生产系统为研究对象,依据节点系统分析理论,采用Visual Basic 6.0语言编制凝析气系统优化应用程序,包括从储层到井底到井口到分离器的相平衡计算、IPR计算、井筒管流计算和地面管流计算五大模块。依据大庆海拉尔探区凝析气井资料进行实例计算,研究油管直径、气嘴尺寸、井口压力和井底流压等敏感参数对产能的影响,从而确定合理生产压差、协调点产量及极限生产条件,寻求最佳工作参数,最大限度地减少凝析油在储层中的损失,对于指导凝析气藏高效、经济的开采具有十分重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 凝析油气体系相态理论研究
• 1.2.2 流入动态研究现状
• 1.2.3 井筒及地面管线流动研究现状
• 1.3 研究内容及研究思路
• 第2章 凝析气相态理论及物性参数计算
• 2.1 凝析气相态特征
• 2.2 相平衡热力学理论
• 2.3 凝析油气物性参数计算
• 2.3.1 凝析气拟临界压力和温度
• 2.3.2 凝析气重馏组分特征化
• 2.3.3 凝析气压缩因子
• 2.3.4 凝析气和凝析油粘度
• 2.3.5 凝析气和凝析油体积系数
• 2.3.6 凝析气和凝析油密度
• 2.3.7 溶解气油比
• 2.3.8 凝析气和凝析油表面张力
• 2.3.9 地层油饱和压力
• 2.3.10 地层油压缩系数
• 第3章 凝析气藏多组分烃类汽液相态模拟
• 3.1 基于热力学理论的汽液平衡计算
• 3.1.1 热力学汽-液两相物质平衡模型
• 3.1.2 汽-液两相相平衡热力学模型
• 3.1.3 状态方程
• 3.2 凝析气藏组分露点压力计算
• 第4章 凝析气井流入动态特征研究
• 4.1 流入动态物理模型
• 4.2 单相流入动态模型
• 4.3 两相三区渗流模式微分方程建立
• 4.4 两相流数学模型求解
• 4.4.1 临界流动压力的确定
• 4.4.2 拟压力与压力关系
• 4.4.3 拟压力与半径关系
• 4.4.4 非达西效应影响
• 第5章 凝析气井筒管流及地面集输管流动计算
• 5.1 管流稳定流动基本方程建立
• 5.2 单相流模型计算
• 5.3 考虑相态变化的凝析油气两相流模型计算
• 5.3.1 两相流概述
• 5.3.2 考虑相态的Hagedorn-Brown 方法
• 5.3.3 考虑相态的Beggs-Brill 方法
• 5.4 凝析气通过气嘴的流动
• 5.5 井筒携液理论及临界流速计算
• 第6章 凝析气井系统优化应用程序及敏感参数分析
• 6.1 节点系统分析原理
• 6.2 应用程序简介
• 6.3 实例分析
• 第7章 结论及认识
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间学术成果