超高温超高压气藏气水两相管流计算方法研究

论文摘要

气井生产中井底压力是影响气井生产系统动态分析和生产优化的最重要的参数之一。而对于超高温超高压产水气藏,井底压力难以采用直接测试的方法获得。在大多数情况下,需要通过井口压力计算得到井底压力;超高温超高压气藏的井底压力计算存在以下问题:高温高压下常规物性参数计算方法难以准确应用、井筒温度压力相互影响常规温度压力分离计算无法准确预测井筒压力温度分布、高产水量和气水流态复杂多变常规多相管流压降计算模型应用选取困难。针对上述问题,以四川盆地川东通南巴构造带河坝场河坝1井现场资料以及实验数据为基础,研究了高温高压气藏气体偏差因子计算修正方法;利用井筒流体力学和传热学理论建立耦合计算模型;优选了适用于不同气水比下多相管流压力计算模型。根据研究取得如下成果:1、提出超高温超高压下气体偏差因子修正计算方法。以HY方法为基础针对高温高压条件进行温度压力修正;2、建立超高温超高压气水两相温度压力耦合计算模型。根据井筒内能量守恒、物质守恒以及动量守恒以及井筒与地层间热平衡建立温度压力耦合计算模型,并利用四阶龙格库塔方法对模型进行求解;3、研究了预测井筒温度分布所需基本参数计算方法,包括井筒总传热系数、瞬态传热函数、混合定压比热容;4、评估优选了适用于不同气水比下气水两相管流压力计算模型;研究表明:Cullender-Smith模型、SWPI-SPA模型、Hagedorn-Brown模型在高气水比情况下计算精度较高,尤其在气水比大于3000 m3/m3时,SWPI-SPA模型对气水比在1000—3000 m3/m3左右时相对其他模型更适用。Duns-Ros模型、Beggs-Brill模型能够满足气水比小于1000 m3/m3的低气水比情况下井底压力计算。5、编制超高压气藏气水两相管流压力计算软件,并以河坝1井部分生产数据为基础进行计算分析,结果证明优选压力模型下的温度压力耦合模型基本能满足现场工程计算需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 论文选题的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 井筒多相管流压力计算方法研究现状
• 1.2.2 井筒多相管流温度计算方法研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究技术路线和创新点
• 1.5 取得主要成果
• 第2章 超高温超高压下流体物性参数计算
• 2.1 河坝1 井流体性质
• 2.2 气体高压物性参数的计算方法
• 2.2.1 高温高压下拟临界参数计算
• 2.2.2 拟临界参数的非烃校正
• 2.2.3 天然气偏差因子计算
• 2.2.4 天然气粘度计算
• 2.3 不同方法与实例气体高压物性参数的对比分析
• 2.3.1 各种各种方法的适用条件分析
• 2.3.2 各不同方法计算偏差因子与实验值对比
• 2.3.3 各种方法的计算精度分析
• 2.4 高温高压气体高压物性参数计算方法研究
• 2.4.1 考虑组分影响对偏差因子计算方法修正
• 2.4.2 实验结果对比法对偏差因子修正
• 2.5 高温高压下地层水物性参数计算
• 2.5.1 地层水的密度
• 2.5.2 地层水体积系数
• 2.5.3 地层水粘度
• 2.5.4 气水表面张力
• 本章小结
• 第3章 超高温超高压下气水两相温度压力耦合计算模型
• 3.1 模型建立
• 3.1.1 基本假设
• 3.1.2 模型推导
• 3.2 模型求解
• 3.3 实例计算
• 3.4 因素分析
• 本章小结
• 第4章 超高温超高压下井筒温度参数计算方法
• 4.1 井筒温度传热参数计算
• 4.1.1 总传热系数计算
• 4.1.2 瞬态传热函数计算
• 4.1.3 定压比热参数计算
• 4.2 井筒温度计算步骤
• 4.3 因素分析
• 本章小结
• 第5章 超高温超高压下气水两相压力计算方法
• 5.1 修正Cullender-Smith 模型
• 5.1.1 模型建立
• 5.1.2 求解方法
• 5.2 Beggs-Brill 模型
• 5.2.1 模型基本方程
• 5.2.2 流型判别方法
• 5.2.3 持液率计算方法
• 5.2.4 阻力系数计算方法
• 5.3 模型优选
• 5.3.1 常用模型
• 5.3.2 模型评价
• 本章小结
• 第6章 超高温超高压气水两相管流计算软件开发
• 6.1 软件基本概况
• 6.2 软件使用
• 6.3 实例计算
• 6.3.1 基本概况
• 6.3.2 计算结果
• 本章小结
• 第7章 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历、在校期间的研究成果