井筒中天然气水合物生成条件预测及应用

相对密度 ; 无因次 。
1. 1. 3 摩阻系数的计算
1 天然气水合物生成条件预测
1. 1 气井井筒压力的计算
根据相关文献[ 3 ,4 ] 的推荐及实际应用效果对 比 ,建议使用 J ain 公式 :
1
f
根据能量平衡方程 ,产出井单位管长的压降损 失可写为 [ 1 ] : ρ V2 dP ρ θ - ρV dV - f ( ) = g sin dz dz D 2 θ为流体的重力 ;ρ 其中 :ρ g sin V ρ V2 ( ) 为摩擦损失 。 f D 2 θd z - ρ d P = ρ g sin V dV - f ρ V2 ( ) dz D 2
) ,男 ,高级工程师 ,博士生 ,主要从事油田开发研究及生产技术管理工作 。E2mail : hdscwzl @sina. co m 。 作者简介 : 吴志良 (1963 —
第 30 卷 石 油 实 验 地 质
信今后随着现场测试资料的丰富 ,预测水合物软件 将不断得到完善并能更好地服务于生产 。
收稿日期 :2008 - 01 - 25 ; 修订日期 :2008 - 04 - 16 。
条件 ,通过将两者曲线关系是否相交 , 可判断某个 产量下井筒是否形成水合物 ,从而为今后该地区测 试或生产提供指导 。由于井筒压力温度计算工作 量较大 ,作者已将复杂的计算过程编程 , 形成可用 于现场应用的软件 。另外由于目前可供分析研究 的测试资料较少 ,文章部分观点仅供读者参考 ,相
Psc T sc T T sc P
其中 :
A = 11 . 593 f ( t) = W C[ K + rto U f ( t) ] 2π K r to U rh 1 Ei [ ] 2 4αE t
2
由于油管与套管的热阻很小 ,从产出流体到地层总 的传热系数 U t 可表示为
rto ln rco 1 Ut = [ + ] λ hc + hr cem rh
2 . Oi l Prod uction Pl ant of East Chi na Pet roleum B ureau , S I N O P EC , T ai z hou , J i an gs u 225300 , Chi na)
Abstract : Empirical formula , p hase equilibrium and statistical t hermodynamics are major p redictio n met hods for gas hydrate fo rmatio n co nditio ns. Amo ng t hem , t he p hase equilibrium met hod is not appli2 cable in gas field wit h higher co ntent of no n2hydrocarbo n ( e. g. co ntent of CO2 in Yaoyingtai Gas Field is up to 22 % , so t he met hod is not applicable) , and t he statistical t hermodynamics involves many parame2 ter s , so it is not co nvenient to be used in p ractice. The met ho ds for calculating wellbore p ressure and temperat ure and selectio n of formatio n t hermo dynamic parameters of gas well were discussed at fir st . Based o n t he discussio n and taking t he measured data of well YS1 in Yaoyingtai Gas Field as example , t wo empirical formula met hods were used to calculate t he p ressure and temperat ure under which t he gas hydrate was formed in wellbore. On basis of dist ributio n of p ressure and temperat ure at different dep t h of wellbore and formatio n co nditio ns of gas hydrate , it can be p redicted whet her hydrate is formed in wellbore at different flow rates so as to determine a minimum flow rate during p roductio n. For new well test , it can be p redicted whet her hydrate is formed in wellbore according to different p roductio n rate and wellhead p ressure and temperat ure so as to formulate testing p ro gram and co untermeasures in advance and avoid influence of ice barrier caused by hydrate formatio n o n gas well test . Key words : p redictio n ; gas hydrate ; wellbore ; Yaoyingtai Gasfield ; t he So ngliao Basin
式中 : Tb 为油层中部深度 ,m ;α为地温梯度 , ℃ / m; ); W 为气体的质量流量 ,t/ d; C 为气体的比热 ,kJ/ (kg ・ K K 为地层的导热系数 , W/ ( m ・K) ; U 为油管内壁 到套管外壁的传热系数 ,W/ ( m2 ・K) ; E 为地层的 热扩散系数 ,m2 / d ; rto 为油管外径 ,m ; rco 为套管外 径 ,m ; hc 为环空中气体或液体的热传导及自然对 流系数 ,W/ ( m2 ・K) ; hr 为环空中气体或液体的辐
松辽盆地腰英台气田于中深构造层 ( 沙河子 组、 营城组 、 登楼库组 ) 陆续发现工业气流 , 测试和 生产时经常发生水合物冰堵 , 堵塞后处理相当困 难 ,尤其是完全不流动情况下堵塞处理费时费力 , 严重影响生产和测试 。为此 ,本文计算了不同产量 下的井筒压力温度分布和形成水合物的压力温度
dV 为加速度损失 ; dz
= 1. 14 - 2lg (
e 21. 25 + 0. 9 ) D Re
Re =
1. 774 4 × 10 - 2 γ g Qo
Z Dμ g
式中 : e 为管子粗糙度 ,m ; Re : 气体雷诺数 [ 3 ] , 无因 次 ;μ s。 g 为气体在某个压力温度下的粘度 ,Pa ・
1. 2 气井井筒温度的计算
天然气由井底向上流动 , 是不稳定热流 , 即径 向热流速度随产出时间而变化 ,井筒中任一点 z 在 某一时刻 t 的温度可由 Ramey 近似公式求得 :
T ( z , t) = Tb - α Z +α A - α A e
- A
z
式中 :ρ为气体在井筒中某个压力温度下的密度 , kg/ m3 ; f 为气体在井筒中的摩阻系数 , 无因次 ; V 为气体的流速 , m/ s ; d z 为计算步长 , m ; D 为油管 θ为井筒轴线与水平线的夹角 ,近似取 90° 内径 ,m ; 计算 ;d P 为压力损失 ,Pa 。 考虑加速度损失主要取决于速度的改变 ,对于 可压缩流体而言主要取决于流体密度的改变 。根 据腰英Hale Waihona Puke Baidu气田 YS1 井及 YS101 井实测井筒中的流 动压力梯度 ,压力梯度变化不是很大 , 因此气体的 θ为 密度变化也不是很大 , 该项损失可忽略不计 。 井筒轴线与水平方向的夹角 ,实际计算可用水平位 移与相应的垂深来确定 。 1. 1. 1 井筒中气体速度的确定 Q =
= 3. 456 2 × 10 =4 × 10 - 9 Qo
- 4
T Qsc P
T P
- 9
V =
10 Q 5 . 093 × = 2 F PD
Qo T
式中 : Qo 为标准状态下气体的产量 ,m3 / d ; Q 为井 筒压力温度下的流量 , m3 / s ; Psc 为标准状态下压 力 ,0. 101 3 M Pa ; T sc 为标准状态下温度 ,20 ℃; P 为压力 ,M Pa ; T 为温度 , K 。 1. 1. 2 井筒中气体密度的确定 井筒中气体密度是温度和压力的函数 ,可根据 真实气体状态方程求得 [ 2 ] : γ P Mg g P ρ = 3 484 . 484 g =
井筒中天然气水合物生成条件预测及应用
吴志良1 ,2
( 1. 西北大学 地质学系 ,西安 710069 ;2. 中国石油化工股份有限公司 华东分公司采油厂 ,江苏 泰州 225300)
摘要 : 天然气水合物生成条件的预测方法主要有经验公式法 、 相平衡法及统计热力学法 。其中相平衡法不适用非烃含量较高的 气田 ( 松辽盆地腰英台气田 CO 2 含量达 22 % ,此法不适用) ; 统计热力学法涉及参数较多 , 不便于实际应用 。该文首先探讨了气 井井筒压力温度的计算方法及地层热力学参数的选取 ,在此基础上以腰英台气田 YS1 井实测数据为例 , 采用 2 种经验公式法计 算了井筒中水合物生成的压力温度条件 。根据井筒中不同深度的压力温度分布及形成水合物的压力温度条件 , 可预测不同流量 下井筒是否会形成水合物 ,从而在生产时必须确定一个最低流量值 ; 在新井测试时 ,可根据不同产量和井口压力温度预测井筒是 否会形成水合物 ,从而能预先制定测试方案和措施 ,避免因水合物形成冰堵影响气井的测试 。 关键词 : 水合物预测 ; 压力温度 ; 气井 ; 腰英台气田 ; 松辽盆地 中图分类号 : TE37 文献标识码 :A
R Z T Z T
射热传热系数 , W/ ( m2 ・K) ;λ cem 为水泥环的导热 系数 ,W/ ( m ・K) 。
1. 3 地层热力学参数的选取
要准确预测井筒中水合物的生成 ,首先要确保 某一流量下计算的井筒压力温度要足够精确 ,其精 度至少要达到工程要求 ,否则预测的水合物形成深 度误差较大 。在计算井筒压力温度分布时 ,地层热 力学参数选取至关重要 ,一个地区不可能特地将岩 层取出做实验以便获得这些参数数据 ,而且这些实 验需要非常的专业部门去完成 ,需要花费很大的人 力财力 。通常这些参数的选取主要查阅各类文献 , 从文献中获得 ,通过多口井实测对比 ,再做微调 ,确
PRED ICTION OF GAS HYD RATE FORMATIO N COND ITIONS IN WELL BORE
Wu Zhiliang1 ,2
( 1 . Geolog y De p art ment of N ort hw est U ni versit y , X i ’an , S haan x i 710069 , Chi na;
第 30 卷第 3 期 Vol. 30 ,No . 3 石 油 实 验 地 质 2008 年 6 月 PETROL EUM GEOLOG Y & EXPERIMENT J un. ,2008
文章编号 :1001 - 6112 (2008) 03 - 0315 - 06