油气藏工程新理论

油气藏工程新理论第一页，共一百页，编辑于2023年，星期三新理论新技术高效益基础理论研究是社会持续、稳定、高效发展的重要推动力观点第二页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井连续排液新模型第三页，共一百页，编辑于2023年，星期三目前所用的气井连续排液的临界流速和临界流量是Turner公式。Turner假设被高速气流携带的液滴是圆球形，提出了气井连续排液临界流速和流量计算公式。表达形式：概述第四页，共一百页，编辑于2023年，星期三概述（1）发表在JPT上;（2）国内外的天然气工程教科书中的经典内容；（3）广泛应用来计算气井的临界流量和确定气井的合理工作制度。存在的问题：计算出的气井连续排液临界流速和流量明显偏小；解决办法：

在Turner公式计算的基础上乘以一个系数（通常是1/3）第五页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出未积液（Unload),压力和深度关系:第六页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出积液（loadUp）,压力和深度关系:第七页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出停喷（loaded）,压力和深度关系:第八页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出停喷（loaded）,压力梯度和深度关系第九页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出气井未积液；压力与深度只有1个直线段；气井积液：压力与深度出现2个直线段第十页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出Turner模型计算结果与实际生产数据对比第十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出停喷（loaded）,压力梯度和深度关系第十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出气井未积液；压力与深度只有1个直线段；气井积液：压力与深度出现2个直线段第十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三问题提出概述Turner模型认为液滴是圆球形表面力：速度压力：第十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三Turner携液模型的推导（液滴模型）重力:浮力:重力浮力曳力曳力:Turner:CCD=0.44,雷诺数104~105

Turner携液模型第十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三Turner假设液滴为球形，则有：Turner携液模型第十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三液滴处于平衡状态时，有：重力浮力曳力即：携液计算公式Turner携液模型第十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三当ug=ut时，液滴将相对于管壁静止，因此，携液所需的最小速度(临界流速)为：Turner引入韦伯数来确定液滴的直径：Turner携液模型式中：：表面张力N/m第十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三Turner携液模型临界韦伯数为20-30取韦伯数30代入上式，有第十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三临界韦伯数为20-30，取韦伯数30代入有：Turner携液模型第二十页，共一百页，编辑于2023年，星期三有：Turner携液模型第二十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三Turner取CD近似为0.44，代入上式，有：Turner携液模型第二十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三液滴的最终速度需要上浮20%，则：Turner携液模型第二十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三相应最小携液产量（临界产量）公式为:

m3/D104m3/DTurner携液模型相应最小携液产量（临界产量）公式为:

第二十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井携液新模型Turner模型认为液滴是圆球形表面力：速度压力：第二十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井携液新模型实际液滴的形状是椭球形椭球形液滴的特点有效迎流面积S(1)有效迎流面积S大(2)曳力系数大，Cd=1.0(3)容易被携带第二十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井携液新模型精确计算携带椭球形液滴的临界流速十分困难；但可以假定液滴是偏平形，估算（Estimated）气井携液的临界流速：hS

V=sh

第二十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三(1)液滴在气流中下落，前后受力不同，有一压力差，由伯努利方程得：（1）气井携液新模型第二十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井携液新模型(2)自由表面能原理，可逆过程体系新增的表面能等于外力所作的功：方程两边同除第二十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三(2)在压力差和表面张力的作用下，液滴保持扁平形应满足下面方程：

（2）式中：s--扁平液滴的底面积，

h--扁平液滴的高度，--界面张力气井携液新模型第三十页，共一百页，编辑于2023年，星期三由于液滴是由球形变为扁平形的，因此认为其体积保持不变，则有关系式（3）：

(3)气井携液新模型第三十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三由（2）可以得：

由（2-3）可以得：s=v/h两边对h微分得：

（4）（5）气井携液新模型第三十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三由由（4）和（5）得：由上式得：（6）气井携液新模型第三十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三将（1）代入（6）得：（7）将（7）代入（3）得：气井携液新模型第三十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三由上式得：（8）气井携液新模型根据受力平衡条件，有：第三十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三将（8）代入（9）得：（11）气井携液新模型第三十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三为扁平形，VeniaminG.Levich(内维齐)建议CD取1.0，代入（10）得：（12）气井携液新模型第三十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三因此，气体携液的最小速度为：（13）注：以上公式中的单位均是国际单位制气井携液新模型第三十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三相应的产量公式为：（14）其中：A生产油管的截面积m2

qc日产气量(万方/天)

气井携液新模型第三十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三Turner公式Turner公式的推导与新模型比较LM公式球形假设形状扁平形CD取值0.441.0速度公式气井模型携液比较第四十页，共一百页，编辑于2023年，星期三模型计算结果与实际生产数据对比气井模型携液比较第四十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井模型携液比较与中原白庙气田对比（积液井）第四十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井模型携液比较图3-6-1白31井流压与深度关系曲线第四十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三气井模型携液比较与中原白庙气田对比（未积液井）第四十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三小结（1）导出了一个新的气井连续排液临界流速和流量计算模型；（2）用大量的实例证明该模型的有效性；（3）文章发表在SPEPF(February2002)17,No.1,42-45.SCI，EI收录;（4）目前该模型已被广泛用来计算气井的临界流速和流量计算。创新点：被高速气流携带的液滴前后存在一压差，在这一压差的作用下液滴会发生变形，该模型考虑了液滴变形，导出了新的气井临界流量计算公式。第四十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三小结第四十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三小结第四十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三双重各向异性介质第四十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三xy双重各向异性介质各向同性xykykxkx=ky=kz第四十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三双重各向异性介质第五十页，共一百页，编辑于2023年，星期三各向异性xykxkykzxkykxy双重各向异性介质第五十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三双重各向异性介质第五十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三井距调整原则双重各向异性介质第五十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三双重各向异性xyxy水流双重各向异性介质第五十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三双重各向异性介质第五十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三大庆油田曾出现“南涝北旱”现象双重各向异性介质南涝北旱第五十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三顺古水流方向见水早、受效快逆古水流方向见水晚、受效迟双重各向异性介质第五十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三多孔介质的双重有效应力第五十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三双重有效应力Terzaghi有效应力多孔介质力学新多孔介质力学双重有效应力第五十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三p=?有效应力双重有效应力第六十页，共一百页，编辑于2023年，星期三pTerzaghi有效应力

=f(,p)双重有效应力第六十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三1MPa100MPa岩石会变形吗？双重有效应力第六十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三本体变形双重有效应力结构变形压缩压实微观破坏第六十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三p双重有效应力本体结构双重有效应力复杂结构材料具有双重有效应力第六十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三本体有效应力spOOA双重有效应力第六十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三结构有效应力cpOOQQ触点孔隙度胶结程度系数：c<c<1双重有效应力第六十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三c0介质致密固体0双重有效应力第六十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三c1介质疏松1:c=02:c=1p12c=1,不存在双重有效应力第六十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三DlnIIIabcI:压实阶段II:压缩阶段III:压熔阶段压实过程双重有效应力第六十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三DlnIII=oe-D=inh=inh+(o-inh)e-Dinh双重有效应力第七十页，共一百页，编辑于2023年，星期三取芯过程DlnIIIabc=sc双重有效应力第七十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三图1-5-1颗粒的弹性变形示意图

孔隙度47.6%孔隙度47.6%双重有效应力第七十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三实验结果实验假设岩石骨架体积不变双重有效应力第七十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三Vsp1Vsp2孔隙通过骨架的压缩而压缩实际变形双重有效应力第七十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三Vsp1Vsp2实验假设孔隙度减小是人为因素双重有效应力第七十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三实测曲线岩石压缩系数Hall图版逻辑错误数值太高弹性能量被高估cp=5~10010-4MPa-1双重有效应力第七十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三新理论公式cp=0~10-4MPa-1cp=0~110-4MPa-1cw=410-4MPa-1双重有效应力第七十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三取芯过程DlnIIIabc=sc双重有效应力第七十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三本体有效应力spOOA双重有效应力第七十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三双重有效应力图2-3-12岩心8-3净覆压和渗透率的关系图渗透率损害率66.43%图2-4-4岩样3-2应力敏感曲线渗透率损害率9.39%第八十页，共一百页，编辑于2023年，星期三应力敏感分析1MPa100MPa岩石渗透率会变化吗?双重有效应力第八十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三1MPa100MPa双重有效应力第八十二页，共一百页，编辑于2023年，星期三黑油模拟器在油气田开发中十分重要国外模拟器长期垄断市场目前模拟器模拟低渗透油气藏效果不理想以上原因促使我们开发N-STONE1.1考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第八十三页，共一百页，编辑于2023年，星期三N-STONE1.1主要特点1.三维三相黑油模拟器2.拥有自主知识产权3.适合模拟低渗透油藏4.提供可扩充的模块5.使用方面，简单

考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第八十四页，共一百页，编辑于2023年，星期三

连续方程

质量流速

考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第八十五页，共一百页，编辑于2023年，星期三

应力敏感

低渗非达西

考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第八十六页，共一百页，编辑于2023年，星期三

重力和毛管力对相压力的贡献

考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第八十七页，共一百页，编辑于2023年，星期三

简化后的压力方程

考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第八十八页，共一百页，编辑于2023年，星期三

定义线性算子其中差分近似考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第八十九页，共一百页，编辑于2023年，星期三

离散后的压力方程考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第九十页，共一百页，编辑于2023年，星期三

离散后的油相方程离散后的水相方程其中GOWT、GWWT是CGO、CGW的离散结果考虑非达西与应力敏感的渗流模型与求解第九十一页，共一百页，编辑于2023年，星期三