本科-4-第4章 气体井筒流动ysl

1、第四章 气体井筒流动 中国石油大学（北京） 第四章 气体井筒流动规律 第一节 气体稳定流动基本方程 第一节 气体稳定流动能量方程 图3-1 管段能量示意图 截面1、2之间能量平衡关系式 内能内能 膨胀功膨胀功 动能动能 位能位能 内能内能 膨胀功膨胀功 动能动能 位能位能 对于1kg质量气体：m=1 内能内能 膨胀功膨胀功 动能动能 位能位能 dL dH 三、管内摩阻计算方法三、管内摩阻计算方法 对于单相流体，无论是水或是气，水力学中介绍的达西 阻力公式是计算管内摩阻的基本公式。达西阻力公式为： 图3-2 单相管流Moody图 2.Jain公式：公式： 3.Chen公式：公式： 四、流态与判断

2、四、流态与判断 第二节 气井井底压力计算 在气藏工程和采气工艺中，气层压力和井底流动压力都在气藏工程和采气工艺中，气层压力和井底流动压力都 是十分重要的数据。是十分重要的数据。 取得数据的途径，一是下井底压力记实测，取得数据的途径，一是下井底压力记实测， 另一是通过井口压力计算。另一是通过井口压力计算。 本节中心内容就是介绍静止气柱、流动气柱计算井底压本节中心内容就是介绍静止气柱、流动气柱计算井底压 力的方法。力的方法。 一、气体垂直管流动一、气体垂直管流动（比课本增加）（比课本增加） 二、静止气柱二、静止气柱 三、流动气柱三、流动气柱 一、气体垂直管流动 （1）密度 （2）速度 气井井筒流动

3、的通用压力计算式 二二、静止气柱静止气柱 显然，已知井口条件下诸参数，无论用何种方法计算，首先 都要对未知赋初值数pws，用迭代法试算pws。解题步骤如下： 12192 求解方法迭代法 =Pts(1+0.00008H) 左边为：左边为： i=0 三、流动气柱 12192 2.Cullender和和Smith计算方法计算方法 对于流动气柱，式（3-31）可写为 3.Aziz计算方法计算方法 对于流动气柱有以下改变： 四、 气液井拟单相流井底压力计算 在气田开采过程中，凝析气、湿气中的重烃和水汽，在 油管内会部分冷凝成液相，成为气液两相流。与油井相比较， 气液比远远高于油井，流态属于雾流，即气相是

4、连续相，液 相是分散相。为简化计算，将此类井视为均匀的单相流，称 之为拟单相流，直接借鉴单相气流的解题思路和步骤。 1、凝析气井 2、高气水比气井 3、拟单相流油水气井 一、凝析气井 开采凝析气，如果井底流动压力接近凝析气田的上露 点压力，油管内可能有液烃生成，出现气液两相。如果 GOR1780 m3（标）/m3，可近似地视为单相来计算。 准备计算参数时，必须完成下述修正。 1.气体流量的修正气体流量的修正 将凝析油折算成标准状态下的气体体积。 凝析油的相当体积用符号qEG 表示，单位是m3（标） /m3 一、凝析气井 2.对气体相对密度的修正对气体相对密度的修正 w w w w 五、高水油比

5、气井 六、拟单相流油水气井 应用拟单相流的概念处理油管内气体、凝 析油和水的混合流动： （1）在气、油和水的混合流动中，气体和凝）在气、油和水的混合流动中，气体和凝 析油可以用复合气体代表；析油可以用复合气体代表； （2）气、油和水的混合流动可以认为是气体）气、油和水的混合流动可以认为是气体 （复合气体）和水的流动。（复合气体）和水的流动。 1、复合气体的井底压力计算公式、复合气体的井底压力计算公式 2、气水混合物的井底压力计算公式、气水混合物的井底压力计算公式 第四节 气水同产井井底压力计算 气井生产一段时间后出水，产水量逐渐增高， 使纯气井变成气水井。 一、两相垂直管流概述 二、Haged

6、orn和Brown计算方法 三、油管流动压力梯度图版 一、两相垂直管流概述 1.流态流态 图图3-5 流态划分比较图流态划分比较图 气泡流 段塞流 过度流 雾状流 2.基本概念基本概念 （1）持液率（Liquid Holdup） HL= 单位管长总体积 单位管长液相体积）T P ( （396） （2）无滑脱持液率（No-Slip Liquid Holdup） （3）气液混合物密度（Density of Gas Liquid Mixture） 无滑脱持气率（No-Slip Gas Holdup）可定义为： （4）液相密度 若气井有凝析油和水，液相密度： （5）表观速度（Superficial V

7、elocity） （6）真实速度（Actual Velocity） 气相真实速度： AH q L g )1 ( g sg H u g u = = 液相真实速度： L sL L L L H u AH q u Lqq q SgSL SL L gL L uu u H 3.两相管流实验两相管流实验 实验室进行气液两相流研 究的主攻点是流态、持液率和 两相摩阻。 气液两相管流实验 4.基本公式基本公式 两种解法： 长度叠加 压力叠加 （2）压力叠加法 二、Hagedorn和 Brown计算方法 关系图 ppCN N 关系图（1L)/Hfj 关系图 2jy yjjy查出）根据关系图（图从2932 6) 三

8、、油管流动压力梯度图版 流压梯度图版 第五节 气井流出动态曲线与油管动态曲线 一、纯气井一、纯气井 管动态曲线纯气井流入、流出和油图 113 纯气井和气水井的井底压力 气水井流出动态曲线图 23 二、气水井二、气水井 不同气水比的流出动态 不同油管直径 气水井油管 不同管内径油管 第三节 斜井和注气井井底压力计算 本节进一步拓宽上节内容扩展到如何用之于特殊 气井计算井底压力。其中包括： 一、斜井 1. 平均温度和平均压缩系数计算方法 2. Cullender和Smith计算方法 二、注气井 1. 平均温度和平均压缩系数计算方法 2. Cullender和Smith计算方法 一、斜 井 讨论一口斜井（纯气井） 如何计算井底压力问题。L表 示实测的斜管长，H表示实