气井井筒流动计算
油气井井筒压力计算
ρk = ρm −
pdc − pdp 0.052 Lk
侵入流体密度小于4lb/gal，气体侵入； 侵入流体密度大于8lb/gal， 液体侵入。
第一章
第一节
油气井井筒压力计算
井筒中静压力及其计算
1.4 井控操作中的环空压力 1.4.1 井涌识别
混入侵入流体的最小泥浆体积：
Vm = qt d
b = z N v RT
p2 − p1 b p2 D2 − D1 = + ln a a p1
第一章
第一节
油气井井筒压力计算
井筒中静压力及其计算
1.3复杂液柱中的流体静压力 侵入钻井液中的其它物质的影响 例1.5：一块低渗透率的砂岩的孔隙度为0.20，水的饱和度为0.3，甲烷的饱和 度为0.7，当一直径为9.875ft 的钻头以50ft/hr的速度在12000ft深度钻进时， 密度为14lb/gal的钻井液以350gal/min的速度循环。计算由于地层物质进入泥 浆而引起的压力的变化。假设泥浆的平均温度为620R，地层水的密度为9.0 lb/gal，气体为理想气体。液体中钻屑的密度为21.9 lb/gal。 解： 12000ft 14 lb/gal的泥浆产生的静水压力为：
1.3复杂液柱中的流体静压力
p1 = 0.052 ρ1 ( D1 − D0 ) + p0
p2 = 0.052 ρ 2 ( D2 − D1 ) + 0.052 ρ1 ( D1 − D0 ) + p0
p = p 0 + 0.052∑ ρ i ( Di − Di −1 )
i =1
n
第一章
第一节
油气井井筒压力计算
第一章
油气井井筒压力计算
20311077_深水高凝油井井筒流动安全保障计算分析
合物井筒堵塞风险!这种变化采用常规的稳态计算 0#) 井基于生产预测指标的稳态工况水下井
方法无法解决!而通过瞬态分析方法!可以将迅速 口温度 和 压 力 数 值 模 拟 计 算 结 果 如 表 ( 所 示$
变化的瞬态过程!以微小的时间单元!详细拆分为 0#) 井 稳 态 生 产 期 间 井 口 温 度 均 高 于 析 蜡 点
;LG@IO3NOL!2IO'IA3TPA=!'LY@3TP@
&19::1 ;(5(2*"#<.5)0)+)(!=(0>0./ #"""(,!1#0.2'
HCB:7*=:!<A7RPSFOCL>7@OASFO>PUUOTCPPS36I7PFO@QIAC=IUT@PQCU!7RPSFOCL>7@OAIAC 6PQQWOFP7P?SPFI7LFPIAC SFPUULFPT@PQC>RIA=P=FPI7QNLACPF7RP7FIAU@PA7>OAC@7@OAUUL>RIUU7IF73LSIACURL73@A!6R@>RWF@A=UIWOL77RP FPQI7PCTQO6IUULFIA>PSFOWQP?U.DIb@A=IALACPF6I7PF6PQQRPICR@=RSOLFSO@A7O@QT@PQC@A+OL7R2R@AI+PIIUIA P\I?SQP!7R@U SISPF LUPU 7FIAU@PA7 >IQ>LQI7@OA ?P7ROC 7O UNU7P?I7@>IQQN IAIQN_P 7RP >RIA=PU OT 6PQQWOFP 7P?SPFI7LFP!SFPUULFPIACSFOCL>7@OALACPFUROF737PF? URL73@AIACU7IF73LS>OAC@7@OAU.JA7R@UWIU@U!7RPAOA3 OSPFI7@OAOTO@Q 6PQQU@U CP7PF?@APC!IAC7RP ?PIULFP OTUMLPP_@A= C@PUPQO@Q@A7O7RP 6PQQWOFP@U SFOSOUPC. KLF7RPF?OFP!7RPbPN SIFI?P7PFU!UL>R IU7RPI?OLA7OTC@PUPQO@Q!@AaP>7@OA7@?P!@AaP>7@OAFI7PIAC@AaP>7@OA SFPUULFP!IFP>IQ>LQI7PCLACPFAOF?IQIACP\7FP?P>OAC@7@OAU7OPAULFP7RP6PQQWOFPTQO6UITP7NFPUSP>7@VPQN. G6DI170B!7FIAU@PA7IAIQNU@U)URL7@A)AO7OL>R7@?P)UMLPP_@A=C@PUPQO@Q7Ob@QQ7RP6PQQ)C@PUPQO@QUMLPP_@A=TQO6 FI7P
气井油套合采时井底流压的计算方法
表 1 不同产量下两种方法计算结果对比表
日产气量 / m3
迭代法
qr 计算结果 近似法
误差 / %
迭代法
p w f 计算结果 / M Pa
近似法
误差 /%
50000 100000 200000 500000
1. 604 1. 605 1. 605 1. 606
1. 715 1. 715 1. 715 1. 715
6. 920 6. 854 6. 854 6. 787
17. 575 17. 597 17. 690 18. 348
17. 574 17. 595 17. 681 18. 235
0. 039 0. 07 0. 335 3. 375
注: 相对误差是指井底流压的绝对误差与井筒压降之百分比
运用流体力学原理将气井油套台采简化假设成并联管路流动基于油管生产和油套环空生产时井底流压的计算睿式椎导了油套告采时油管和油套环空的产量分配公式通过分析公式中各项的权重得出油管和油套环空产量分配的简化式从而将油套台采对井底鹿压计算转化成油管生产或油套环空生产时井底流压的计算
第 23 卷 第 5 期 2001 年 10 月
摘要: 气井井底流压是分析气井生产动 态的重 要参数之 一, 目前国内 外很少 报道油 套合采 时井底 流压 的计算 方法。
运用流体 力学原理, 将气井油套合采简化假设成 并联管 路流动, 基于 油管生 产和油 套环空 生产时 井底流压 的计算 公
式, 推导了油套合采时油管和油套环空的产量分配公 式, 通过分析公式中 各项的权重, 得出 油管和油套 环空产量 分配
油管内径 / 英寸
油管外径 / 英寸
井筒气液两相流动数值模拟研究
数值模拟是利用计算机技术和数值计算方法，对物理模型进行数学描述和求解 的一种方法。在石油和天然气工程中，数值模拟通常采用离散化方法和有限元 素法等数值计算方法，对井筒气液两相流动进行数学描述和求解。离散化方法 是将连续的物理模型离散化为网格模型，然后利用有限元素法等数值计算方法 对网格模型进行求解。有限元素法是将连续的物理模型离散化为有限个元素， 并对每个元素进行数值计算，最终得到物理量的近似值。
气泡之间在上升过程中可能会相互靠近并且产生合并现象。这些结果表明气泡 上升规律的变化可能主要是由液体黏度和密度变化等因素导致的。因此油水密 度黏度比的差异会决定气泡合并前流型是呈柱状或弹状的特点；在相同流量条 件下随着油水比例的增加油水界面的波动幅度逐渐减小当油水比例达到一定程 度后界面的波动幅度已经很小；
4、结果及分析
通过对数值模拟结果进行分析，可以得出以下结论：
（1）管内气固两相流动呈现出明显的非均匀性，且流动状态受固体颗粒性质 和气体速度的影响较大。
（2）在较低气体速度下，固体颗粒容易在管道底部积聚，形成固相浓度较高 的区域。随着气体速度的增加，固相浓度分布趋于均匀。
（3）在一定条件下，管内流动可能出现稳定的层流状态，即气体和固体颗粒 分层流动。这种现象有利于减小能量损耗和维护设备正常运行。
四、计算结果及分析
通过计算得到了不同工况下的流动规律和液相分布情况。当油水比例达到50% 时，气泡流动不再存在液膜的气泡接触角变小并且向正流区变化的现象变得更 为显著；在初始上升高度不随油水比例的变化而变化的情况下，随着油水比例 的增加，气泡在垂直管上升过程中更容易被拉长；当油水比例达到50%时，气 泡在垂直管上升过程中更容易被拉长；当油水比例增加到一定值后，
关键词：气力输送，管内流动， 气固两相流，数值模拟
第四部分井筒流体
第四部分 井筒流体力学1单相（气体）流体力学－静止气柱1.1 平均温度和平均气体偏差系数计算方法(4--1)03415.0exp(TZ Hp p g ts ws γ=式中 — 按静止气柱公式计算的井底压力。
关井时为地层压力，开井时为井底流动压力，M Pa ；ws p—静止气柱的井口压力。
关井时为井口最大关井压力，开井时为不流动气柱的井口压力，Mts p Pa ；— 气体相对密度；g γ— 井口到气层中部深度，m;H — 井筒内气体平均绝对温度，K ；T=T 2/)(ws ts T T +，— 静止气柱井口，井底绝对温度，K;ts T ws T — 井筒气体平均压力，M Pa;p=p 2/)(ts ws p p +— 井筒气体平均偏差系数，由两种计算方法Z= 或 =Z ),(T p f Z 2/)(ws ts Z Z +，— 静止气柱井口，井底条件下的气体偏差系数。
ts Z ws Z 已知，计算的步骤如下；ts p ws p （1）首先对赋初值，建议ws p12192)(H p p p ts ts o ws+=（2）根据,和，求p T g γZ（3）代入式（4--1）计算。
如与之差符合规定的精度要求，则即为所求。
Z )1(wsp )1(wsp )(o wsp )1(wsp 反之，继续迭代到符合规定的精度。
如用计算机计算，有多种算法： 可取Z=1为初值；或=取为初值；或规定迭代次数，一)(o wsp ts p 般迭代5次即可满足工程要求。
1.2 Cullender 和Smith 计算方法1.2.1 按井深H 计算（一步法）(4--2)⎰=wstsp p g Idp H γ03415.0(4--3)pZTI =由数值积分（一步梯形法）得：(4--4)H g γ03415.02))((ts ws ts ws I I p p +-≈式中ts tsts ts p T Z I =wsws ws ws p T Z I =其余符号同前。
高含水气井井筒压力计算新方法探讨
天 然 气 勘 探 与 开 发
２０ ０ ７年 ３ 出版 月
高 含水 气 井 井筒 压 力计 算 新 方 法探 讨
田 卓 苟宏刚 张建华 卢蜀秀 王军霞 ，
（．西安石油大学 １ ２ ．中油长庆油 田分公 司）
摘
要 从气体稳定流动能量方程出发 ，运用两相流知识 ，详 细讨论 了模 型推导 中涉 及的气一 水井流 密度、
中提 出的修正 Ｃｌ ｎｅ 和 Ｓ ｉ 模 型进 行了气井井底流压和井筒流压分布计算 ，其结果 良好 。 ｕｅｄｒ ｍｔ ｌ ｈ
关键词 气井 气水 比 流动压力 数学模 型
０ 引言
计算气井 井底压 力 的方法 很多¨ 。其 中，
不计 。这样 ，气体稳定流动能量方程式可简化为 ：
＋ｇ Ｈ ＋ 棚 ＿０ ｄ （） １
建模思路新颖之点，在 于运用气一液两相流
知识建立这一模型 。对 此作 了假设 ：①微小的凝
析水滴 悬浮于气 流 中，管 内气 流是水滴的载体， 气体是连续相 ，水滴是 分散相气一液两相无相对
比 气井井筒压力计算的又一新模型。
运动 ；②从 流态讲 ，管 内两相流态属雾状流 ，摩
１ 建立高气水 比井筒压力计 算模型
方法计算井筒压力的精度。 气井井筒气流 中有气水两相存在时 ，实际上 已属于两相流体 力学研究范围 ，应用现有的各种 两相流计算方法可以解决含水气井井筒压力计算 的问题 ， 然而计算十分繁琐 ，且计算精度较低。
Ｏ ｅ 提出过一个新思路… ，通过对 Ｃ ｌｎｅ ｄｎ ｕ ｅｄｒ ｌ
￣． １ｓ Ｈ ３８棚 Ｏ ４ｙ ０ 【 － －ｓ 卜 ． １１ｑ ３ ０： × ８￣ ｔ
ｇ 可得 ： …
油气井井筒压力计算
油气井井筒压力计算1.基本原理Qg+Qo+Qw=Qp其中，Qg、Qo、Qw分别表示气体、原油和水的流量，Qp表示产油井的总流量。
在井筒中，油气流体受到一定的摩擦阻力和管壁压力的影响，因此，井筒内的总压力可以表示为：P = Pp + Pfr其中，Pp表示地层压力，Pfr表示摩阻压力。
2.常用公式(1)钻井液压力：在钻井过程中，钻井液的压力对井筒内流体产生一定的影响，可以根据钻井流体的密度和流动速度计算钻井液压力。
常用的计算公式如下：Pd=0.052DpρmV^2其中，Pd表示钻井液压力，Dp表示钻井井眼直径，ρm表示钻井液密度，V表示流动速度。
(2)摩流压降：摩流压降是指油气流体在井筒内流动过程中受到摩擦阻力的影响，引起井筒内压力的降低。
常用的计算公式如下：其中，Pfr表示摩阻压力，γf表示流体密度，L表示井筒长度，Q表示产出流量，D表示井筒直径。
(3)地层压力：地层压力是指地层中油气和地层水所受到的压力，可以通过测井数据或经验公式进行估算。
常用的估算方法有：Pp = ρgh其中，Pp表示地层压力，ρ表示地层流体密度，g表示重力加速度，h表示地层深度。
3.计算过程(1)根据钻井液密度、流动速度、井段直径等参数计算钻井液压力。
(2)根据产出流量、井筒长度、井段直径等参数计算摩阻压力。
(3)根据地层流体密度、地层深度等参数计算地层压力。
(4)将钻井液压力、摩阻压力和地层压力进行相加，得到井筒内总压力。
通过以上计算，可以得到油气井井筒内的压力分布情况，为后续的油气开采和井口流体处理提供科学依据。
总结：。
含水气井井筒压力计算方法
气体偏差系 数; f g ) ) ) 干气摩 阻系数; qsc ) ) ) 产气 量, m3Pd; d ) ) ) 油 管 内 径, m; Cg ) ) ) 气 体 相对 密
度; p wf ) ) ) 井 底流动 压力, MPa; p tf ) ) ) 井口 油管
流动压力, M Pa。
对含水气井, ( 1) 式改写为
dp Qgw
+
g dH +
f
u2
gw gw
2g
dH
=
0
( 3)
式中: Qgw ) ) ) 气 ) 水两相井流密度, kgPm3 ; f gw ) ) )
气 ) 水井流的摩阻系数; ugw ) ) ) 气 ) 水井流体积流
速, mPs。
[ 作者简介] 杨志伦, 男, 工程师, 1969 年出生, 长期从事气田生产和管理工作。
p sc ZT T sc p
2
F w dH =
0
( 12)
从( 12) 式分离变量积分, 可得到计算高气水比
井井筒压力的公式, 即
p
Qwf p tf
p TZ
dp
p TZ
2
+
1. 324 @
10- 18
2
f gw q sc
5
d
H
Q = 0. 03418 Cg dH 0
Fw
( 13)
从( 13) 式可看出, 如不含水, Fw = 1, 则( 13) 式
g ) ) ) 重 力 加 速 度, mPs2; H ) ) ) 井 深, m; f ) ) )
Moody 摩阻系数; u ) ) ) 气体流速, mPs。
这是一个在任何状态( p , T ) 下都 成立的能量
基于软件的气井井筒流动参数模拟分析
38一、前言近年来随着能源需求的不断增加以及环境保护意识的不断增强，国内天然气产量逐年上升，越来越多的人开始关注天然气井。
如何提高气井的产量、增加持液率、减少井底积液的产生就成为了急需解决的问题。
因此，建立相关气井井筒多相流模拟模型，不仅可以帮助分析气井的积液机理、预测井筒流动参数变化情况，也可以为气井日常生产管理措施的制定提供指导性帮助。
二、气井携液能力预测以K井为例，根据现场工艺参数和流程搭建相应的井筒模型，对井筒多相流关系式进行优选与修正，使得最终的井筒多相流相关式符合实际生产情况。
鉴于生产井的天然气中含有一定量的地层水和凝析油，采用组分模型以及PR状态方程可以更准确地反映出实际生产过程中井筒内压力、温度、相态变化及滑脱现象，并处理与组成有关的复杂问题（如相间质量传递、凝析与反凝析、水合物等），因此选用其作为气井井筒多相流分析的热物性计算模型。
并将实际的井筒流动梯度测试数据与不同的井筒流动计算相关式进行初步拟合，选择其中拟合误差最小的流动关系式进行进一步的修正，使其与实际生产更贴合，至此，气井井筒多相流模拟模型的搭建、优选和验证已完成，在此基础上可开展进一步的模拟计算与研究工作。
三、气井携液能力敏感性分析采用贴合K井的实际生产状态，模拟计算了K井在日常井口油压波动范围内井筒沿程参数的变化情况：图1 K井在不同井口油压下井筒沿程压力、冲蚀速率比变化曲线图2K井在不同井口油压下的相图预测结果及携液流速比变化曲线分析模拟结果可知，1.井口油压越高，在井下相同位置处，井筒内气流的压力也越高。
当井口油压超过一定值时，计算结果出现了不收敛的情况，说明在当前地层压力和地层温度条件下，该气井已无法正常生产。
2.采用冲蚀预测模型得到的井筒冲蚀速率比EVR值均小于1.0，所以气井在当前的生产条件下不会发生冲蚀现象。
3.井筒内气流的P/T路径线与水露点曲线与相交，即出现了气流温度低于水露点温度的情况，所以在井筒内会有自由水存在，满足了水合物形成条件之一。
气井井筒流动计算
气井井筒流动计算首先，气井井筒流动计算基于气井的流动方程，主要包括质量守恒方程和能量守恒方程。
质量守恒方程描述了流体在井筒中的质量流动，可以表示为：∂(ρgA)/∂t+∂(ρgAv)/∂z=Sg,其中ρg是气体的密度，A是井筒的截面面积，v是气体的流速，z 是垂直方向的坐标，Sg是气体的源项。
能量守恒方程描述了气体的能量转换过程，可以表示为：∂(ρgAh)/∂t + ∂(ρgAvh)/∂z + ∂(ρgq)/∂z = Sh,其中h是气体的比焓，q是对流传热通量，Sh是能量的源项。
其次，为了进行气井流动的计算，需要建立合适的气井模型。
气井模型通常包括井筒的几何尺寸、井壁摩擦、气体的物性参数等。
一般来说，气井模型可以分为稳态模型和非稳态模型两种。
稳态模型适用于气井长时间的产出过程，而非稳态模型适用于气井启搁、停产或突击试产等临时过程。
另外，影响气井井筒流动的因素有很多，包括井口压力、地层压力、气体产量、井身摩阻、管壁粗糙度、井身形状等。
在实际计算中，通常需要根据具体情况选取相应的模型和假设，如可以假设井筒中的气体是理想气体、管壁光滑，以简化计算。
最后，进行气井井筒流动计算时，需要采用数值解法或解析解法。
数值解法通常包括有限差分法、有限体积法和微分方程法等，可以根据流动方程对应的边界条件和初始条件进行求解。
解析解法通常用于简化的气井模型，通过对流动方程进行简化和变换，得到解析解。
不过，解析解法的适用范围相对较窄。
综上所述，气井井筒流动计算是一项重要的工作，通过对流动方程、气井模型和影响因素的分析，可以确定合适的计算方法和模型，进而对气井的产能和流动特性进行准确评估。
油井流入动态及多相流动计算
1.Vogel 方法
①假设条件：
a.圆形封闭油藏，油井位于中心；
b.均质油层，含水饱和度恒定； c.忽略重力影响； d.忽略岩石和水的压缩性； e.油、气组成及平衡不变； f.油、气两相的压力相同； g.拟稳态下流动，在给定的某一瞬间，各点的脱气原油 流量相同。
• 1968年，沃格尔对不 同流体性质、油气比、 相对渗透率、井距、 压裂井、污染井等各 种情况下的21个溶解 气驱油藏进行了计算。
2 r
3.非完善井Vogel方程的修正
油水井的非完善性： ◆ 打开性质不完善；如射孔完成 ◆ 打开程度不完善；如未全部钻穿油层 ◆ 打开程度和打开性质双重不完善 ◆ 油层受到损害 ◆ 酸化、压裂等措施
对于非圆形封闭泄油面
积的油井产量公式，可 根据泄油面积和油井位 置进行校正。
re X rw
泄油面积形状与油井的 位置系数图
油井产量公式变为：
2 ko h( Pr Pwf ) qo a 1 o Bo ln X s 2
2 ko h( Pr Pwf ) qo a 3 o Bo ln X s 4
2
b.给定不同流压，计算相应的产量：
Pwf Pwf qo 1 0.2 0.8 P Pr r
2
qo max
c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR曲线。
◆油藏压力未知，已知两个工作点
a.确定油藏平均压力
q1 A 1 q2
1 K ro c ( )p P r o o r
2 K ro P Pwf 2kh qo 3 re ln s o o Pr 2P r rw 4
气井井筒流动计算
流动特征：气 体的流动状态、 流速、流量等 特征对计算方
法的影响
气井井筒流动计算参数
04
流体参数
温度：气体的温 度是影响其流动 特性的重要因素。
压力：气体的压 力对井筒流动计 算具有重要影响。
密度：气体的密 度决定了其在井 筒中的流动特性 。
粘度：气体的粘 度对井筒流动计 算具有重要影响 。
实时监测系统的应用：实时监测系统的应用能够实现气井井筒流动参数的实时监测和反馈，提高 生产效率。
人工智能技术的应用：人工智能技术可以用于分析大量的数据，提高参数预测的精度和效率，为 气井井筒流动计算提供新的解决方案。
计算软件的创新和升级
气井井筒流动计算软件不断更新换代，提高计算精度和效率。 引入人工智能和大数据技术，实现自动化和智能化的计算和分析。 开发多物理场耦合的计算软件，综合考虑多种因素，提高计算结果的准确性和可靠性。 针对不同类型的气井和流动条件，开发定制化的计算软件，满足个性化需求。
工业应用的前景和展望
高效能计算技术的引入，提高了气井井筒流动计算的精度和效率。
智能化算法的应用，使得气井井筒流动计算更加自动化和智能化。
工业物联网的普及，使得气井井筒流动计算能够更好地与实际生产相结合，提高生产效 率和安全性。 未来，气井井筒流动计算将会更加注重与实际应用的结合，不断优化算法和模型，提高 计算精度和效率，为工业应用提供更加可靠和高效的技术支持。
YOUR LOGO
THANK YOU
汇报人：XX
汇报时间：20XX/01/01
注意事项：在应用非稳态流动计算方法时，需要 注意初始条件和边界条件的设定，以及流体的物 理特性和管道的几何特性等因素的影响。
计算方法的选择依据
苏里格气田井底流压简易计算方法及应用
苏里格气田井底流压简易计算方法及应用金大权;张春;王晋;陈增辉【摘要】针对苏里格气田由于节流器节流在生产中不能下入仪器准确测取井底流动压力的问题，结合气田地质特征和气井井筒的结构特点，在总结了常用的平均温度、平均偏差系数方法和Cullender-Smith方法存在着参数变量多、计算繁琐等不足的基础上，利用实测数据线性回归分析推导出了一种简易计算方法，并选取具备实测条件的气井进行井底流压实测，将实测数据与简易计算方法的计算结果进行对比，平均绝对误差小，说明应用简易计算方法得到的计算结果较为准确，适用于苏里格气田常规直井、丛式井井底流压以及井底不存在积液条件时井底静压的计算。
【期刊名称】《天然气技术与经济》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P41-44)【关键词】苏里格气田;井底流压计算;简易计算方法【作者】金大权;张春;王晋;陈增辉【作者单位】中国石油长庆油田公司第四采气厂，内蒙古鄂尔多斯 017300;中国石油长庆油田公司第四采气厂，内蒙古鄂尔多斯 017300;中国石油长庆油田公司第四采气厂，内蒙古鄂尔多斯 017300;中国石油长庆油田公司第四采气厂，内蒙古鄂尔多斯 017300【正文语种】中文0 引言井底流压是评价气井产能及生产压差的一项重要技术参数。
苏里格气田由于在生产油管中下入井下节流器，使生产过程中不能通过下入仪器准确测取井底流动压力。
因此，为确定这类气井在生产过程中井底流压的变化，有必要探索一种简单易行的井底流压计算方法，计算苏里格气田气井的井底流压，以满足单井产能评价及生产动态分析的需要，为气田地质研究及生产管理提供基础数据。
1 概况1.1 气田地质苏里格气田上古生界气藏是典型的“低压、低渗、低丰度”岩性气藏，有效砂体为普遍低渗透河道砂岩，其分布多呈窄条带状、孤立状，连续性和连通性差［1］。
气藏无明显气水界面［2］，气田中区平均产出水气比约为0.49 m3／104m3，产水水型为氯化钙淡化地层水，气藏温度梯度为0.030 9℃／m，各区块气质组分稳定，甲烷含量约为91.2%，相对密度为0.595 2～0.614 7。
井筒管流方程s
井筒管流方程s井筒管流方程是研究钻井工程中流体运动规律的重要工具，对于指导钻井作业和评估井筒内部的流体动力学特性具有重要意义。
本文将从井筒管流方程的背景、基本公式、参数解释、应用实例以及局限性与改进方向五个方面进行详细阐述。
一、井筒管流方程的背景及意义井筒管流方程起源于石油工程领域，是为了研究钻井过程中井筒内流体的运动规律。
井筒管流方程可以描述钻井液在井筒内的压力分布、流速分布等特性，为钻井工程师提供关键的参考数据。
在实际钻井作业中，掌握井筒管流方程有助于优化钻井液性能、提高钻井速度、降低钻井事故风险。
二、井筒管流方程的基本公式井筒管流方程主要包括以下几个基本公式：1.压力损失公式：ΔP = f(λ，L/D，ρ，v)2.流速公式：v = f(P，ρ，μ)3.流量公式：Q = Av4.摩擦阻力公式：f = k(v^2，L/D)其中，ΔP表示压力损失，λ表示摩擦阻力系数，L表示井筒长度，D表示井筒直径，ρ表示钻井液密度，v表示流速，A表示井筒截面积，P表示压力，μ表示钻井液动力粘度，Q表示流量，f表示摩擦阻力。
三、井筒管流方程的参数解释1.摩擦阻力系数λ：表示井筒内壁面对流体的阻力特性，与流体的黏性有关。
2.井筒长度L/D：表示流体在井筒内的流动特性，与流体的雷诺数有关。
3.钻井液密度ρ：影响流体在井筒内的压力分布。
4.流速v：表示流体在井筒内的运动速度，与流量和井筒截面积有关。
5.压力P：表示流体在井筒内的压力分布，与钻井液密度、流速等参数密切相关。
四、井筒管流方程的应用实例1.钻井液性能优化：通过井筒管流方程分析，可以确定合适的钻井液密度、流速等参数，以降低钻井过程中可能出现的事故风险。
2.钻井速度提升：根据井筒管流方程，优化钻头形状和钻井参数，提高钻井速度。
3.井筒完整性评估：利用井筒管流方程分析井筒内部的应力分布，评估井筒的完整性。
五、井筒管流方程的局限性与改进方向1.局限性：井筒管流方程主要适用于稳态流动情况，对于非稳态流动和复杂井筒几何形状的情况，预测精度较低。
气井井筒流动计算#精选.
第一节 气体稳定流动的能量方程一、气体稳定流动方程气体稳定流动是指在所讨论的的管段内（热力体系内），任何断面上气体的一切参数都不随时间变化，流入和流出的质量守衡，功和热的交换也是一个定值。
22222212111122mgH mu V P E W q mgH mu V P E +++=-++++E ——内能，J ；pV ——膨胀功或压缩功，J ；22mu ——动能，J ； mgH ——位能，J ； q ——气体吸收的热量，J ； W ——外界对气体作的功，J 。
其中u 、p 、V 和g 分别表示流速、压力、体积和重力加速度。
气体稳定流动能量方程：0)(sin =++++w L d dW gdL udu dpθρ对于垂直管，θ=90°，θsin =1 对于水平管，θ=0°，θsin =0 假设dW=0，并用dLρ乘式中每一项来简化方程 在生产井中，井内气体向上流动，沿气流方向压力是逐渐递减的，可写为如下表达式dL L d dL udu g dL dp w )(sin ρρθρ++= 或f acc el dL dpdL dp dL dp dL dp )(）()(++= el dLdp )(——重力压降梯度 （N/㎡）/macc dLdp ）(——加速度压降梯度 f dLdp)(——摩阻梯度二、管内摩阻达西阻力公式是计算管内摩阻的基本公式dL fu L w 22=确定式中的摩阻系数f ，可以借用水力学中介绍的Moody 图1. Colebrook 公式)34.91lg(214.1lg 21fR e de df e +-+= ed——管径与管子绝对粗糙度的比值 e R ——雷诺数；f ——Moody 摩阻系数。
可以覆盖完全粗糙管、光滑管和过渡区三个流态区域，当Re 相当大时转化为完全粗糙管的Nikuradse 公式。
14.1lg 21+=e df2. Jain 公式：)25.21lg(214.119.0e R d e f+-=3. Chen 公式：)lg 0452.57065.3lg(21A R de fe--=其中8981.01098.1)149.7(8257.2)(eR d e A +=上述公式中，雷诺数Re 按照如下公式推导)/()/()/()(3s m kg u m kg s m u m d R g e ⋅⋅⋅=ρ气体相对密度；s a m 气体粘度，u ；m 管径，d ；/m 气体流量，g g 3-⋅---γP d q sc）（10*135.5sc scT P R e =取sc P =0.101MPa ，sc T=293K ，）（10*776.1g2g sc e d q R μγ-=对于de，如果没有相关资料，可以取e=0.00001524m第二节 气体在井筒内流动—井底压力计算一、 气体垂直管流动（1） 从管鞋到井口没有功的输出，也没有功的输入，dW=0（2） 对于气体流动，动能损失相对于总的能量损失可以忽略不计，即udu=0（3） 讨论垂直管流，θ=90°，sin θ=LH=1， dL=dH 考虑以上三点，可以简化为022=++ddHfu gdH dp ρ P ——压力，Pa f ——Moody 摩阻系数；g ——重力加速度，m/s ²； u ——流动状态下的气体流速，m/s ； H ——垂向油管长度，m ； d ——油管内径，m 1）密度在同一状态（p ，T ）下的气体密度为ZTpZRT pM g g 008314.097.28γρ==2）速度某一温度、压力下的流速如果采用实用单位p=MPa 、q SC =m ³/d ，其他单位不变，同时标准状态取为P sc =0.101325MPa ，T sc =293K ，则任意流动状态（P 、T ）下，气体的流速u 可用流量和油管截面积表示为sc g u B u =)1)(4)(1)(101325.0)(293)(86400(2dZ p Tq u B u scsc g π==二、 静止气柱对于静止气柱sc q=0 可以进一部简化气井井筒流动方程dHt dp PZTHg p pwhts⎰⎰=003415.0γ1. 平均温度和平均压缩系数计算方法 假设T= T =常数，Z=Z =常数，即可将T 和Z 从积分号内提出，积分后得ZT H p p g tswh ⋅=γ03415.0ln或ZT Hts wh g ep p ⋅=γ03415.0式中wh p ——静止气柱法计算的井底压力（地层压力或井底流动压力），MPa ；ts p ——静止气柱的井口压力（井口最大关井压力或静止气柱井口压力），MPag γ——气体相对密度； H ——井口到气层中部深度，m ；T ——井筒内气体平均绝对温度，K ； 通过2whts T T T +=计算Z ——井筒气体平均压缩系数，可通过),(T p f Z = 或2whts Z Z Z +=计算求解方法——迭代法显然，已知井口条件下诸参数，都要对未知赋初值数Pws ，用迭代法试算Pws 。
含水气井井筒压力计算方法
出发 ， 运用 两相流 知识 ， 讨论 了模 型推导 中涉及 的气一 水 井流 密度 、 气一 水井 流质量 流量 、 气一 水 井 流体 积流速 、 气一 水 井流 Ｍｏｄ 摩 阻 系数 的计算 方法 ， 出 了各参 数 的实 用公 式 ， ｏｖ 给 将公 式代 入 气体 稳定 流动 能量方 程 ， 出适用 于高 气水 比气 井井 筒压力 计算 的修 正 Ｃ ｌｎｅ 和 Ｓ ｔ 型。 经计 得 ｕｅｄｒ ｌ ｍｉ ｈ模
１ ｄｒ Ｓ ｔ 方 法计算 井筒 压力 的精度 。 ｅ ｅ 和 ｍｉ ｎ ｈ 气井 井筒 气 流 中有气 水 两相 存 在 时 ， 际上 已 实 属 于两相 流体 力 学 研究 范 围 ， 用 现有 的各 种 两 相 应 流计算 方 法 是 可 以解 决 含 水 气 井 井 筒 压 力 计 算 问
维普资讯
第ｌ ６卷
第 ４期
杨志伦 ： 含水 气井 井筒 压力计算方法
５
建模 思路 新颖 之点 在 于运用 气一 液两 相流 知识
４ 气一 水 井流 Ｍｏｄ 摩 阻 系数 的计 算 ． ｏｙ
建立这一模型。对此作假设 ： ①微小 的凝析水滴悬 浮于气流 中， 内气 流是水滴 的载 体 ， 管 气体是 连续 相 ， 滴 是 分散 相 ， 水 气一 液 两 相无 相 对 运 动 ； 从 流 ② 态讲 ， 内两相 流态属 雾状 流 ， 阻损耗 主要 受气相 管 摩 控制 。 模 型推 导 的关键之 处 在于确 定气 一水 井 流 的密 度、 质量流量、 体积流速和 Ｍｏｄ 摩阻系数 的计算 ｏｙ
年 Ｃ ｌｎｅ 和 Ｓ ｉ ｕｅｄｒ ｌ ｍｔ ｈ提出的模 型＿ 至今仍为气 藏 １ 工程 中井筒 压力 计 算 的 首选 方 法 ， 被广 泛应 用 于 干 气井井筒压力计算。天然气藏既使没有边水 或底 水， 天然气 中或 多或 少 都会 有 水 气 冷凝 形 成 的凝 析 水 。天然 气 中含 水 量 的 多 少 ， 接 影 响 采 用 Ｃ １ 直 ｕ．
煤层气井底流压计算方法
煤层气井井底流压分析及计算2010-12-14杨焦生王一兵王宪花摘要：煤层气井井底流压的大小直接决定煤层气产量的大小，为了获得高产，必须清楚认识井底流压并精确计算其数值。
根据垂直气液两相环空管流理论，首先描述了煤层气的环空流动特征及井底流压的组成部分；结合现场生产测试资料，采用Hasan-Kabir解析法和陈家琅实验回归两种方法计算了井底流压值，并分析了其与气体流量的关系。
结论认为：①油套环空中流体由上而下分为纯气体段、混气液柱段(高含气泡沫段和普通液柱段)，井底流压为套压、纯气柱压力及混气液柱压力三者之和；②两种方法计算的井底流压值大体相同，与实测值误差小，精度高；③井底流压与气体流量呈负相关关系，而且随着井底流压下降，压降漏斗不断扩大，井底流压下降相同的数值能产出更多的煤层气。
关键词：煤层气；井底压力；流动压力；流体流动；环形空间流动；生产制度；流量；计算在煤层气井的生产过程中，井底流压是影响产气量的独立参量，稳定的产气量的大小将实际受控于井底流压和排水量，这是制订合理的排采制度的基础。
煤层气井排水采气井井底流压由套压、油套环空纯气柱压力和混气液柱压力3部分组成，其中混气液柱的压力计算是难点。
国内外学者都对此进行了研究，在理论推导和实验模拟的基础上，建立了多种不同的计算模型和方法[1～2]。
笔者考虑到煤层气井生产的特殊性，充分分析其垂直环空管流特征的基础上，借鉴Hasan-Kabir推导的井底流压解析公式和陈家琅室内模拟实验回归结果，计算了环空混气液柱的压力梯度，进而获得了井底流压值。
在此基础上，讨论了计算方法的适用性和精度，并对计算结果进行了对比分析。
这些成果有利于深化对煤层气井生产过程的认识及控制。
1 井筒流动特征及井底流压组成煤层气井投产后，初期只产水。
随着排水降压的进行，当井底流压低于临界解吸压力时，井筒附近煤层表面的吸附气开始解吸并扩散到煤层割理、裂缝中，随着解吸气量逐渐增多，在水中形成连续气泡，气体突破形成流动相，从煤层裂隙流入井筒油套环形空间产出。
井筒多相管流计算模型研究
井筒多相管流计算模型研究多相流理论是贯穿石油生产全过程的基本理论，也是抽油井生产系统设计中涉及的主要理论之一。
无论是动、静液面与流压、静压等间的换算，还是下泵深度的确定、液柱载荷的计算等，均是以井筒多相流理论为基础的。
1973年，Beggs 和Brill 基于由均相流动能量守恒方程式得出的压力梯度计算方法，它将气液两相管流的流型归并为分离流、间歇流和分散流，并在分离流与间歇流之间增加了过渡流，采用了内插法计算。
9.3.2.1 基本方程在假设气液混合物既未对外作功，也未受外界功的条件下，单位质量气液混合物稳定流动的机械能量守恒方程为：dZdvvdZ dE g dZ dp ρρθρ++=-sin(9-14)式中，p 为压力；ρ为气液混合物平均密度；g 为加速度；v 为混合物平均流速；dE 为单位质量的气液混合物的机械能量损失；Z 为流动方向管长；θ为管线与水平方向的夹角。
上式右端三项表示了气液两相管流的压力降消耗于三个方面：位差、摩擦和加速度。
加速度摩擦位差⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=-dZ dP dZ dP dZ dP dZ dP (1) 位差压力梯度：消耗于混合物静水压头的压力梯度。
θρsin g dZ dp =⎪⎭⎫⎝⎛位差=[]θρρsin )1(g H H L g L L -+ 式中，L ρ为液相密度；g ρ为气相密度；L H 为持液率，在流动的气液混合物中液相的体积份数，小数。
(2) 摩擦压力梯度：克服管壁流动阻力消耗的压力梯度。
ρλD v dZ dp 22=⎪⎭⎫⎝⎛摩擦v D A G 2/λ= 式中，λ为流动阻力系数；D 为管的内径；A 为管的流通截面积；G 为混合物的质量流量。
(3) 加速度压力梯度：由于动能变化而消耗的压力梯度。
dZ dv v dZ dp ρ=⎪⎭⎫⎝⎛加速度在忽略液体压缩性和考虑到气体质量流速变化远远小于气体密度变化，并应用气体状态方程由上式可导出：dZ dp P vv dZ dp sg ρ-=⎪⎭⎫⎝⎛加速度A Q v g sg /=式中，sg v 为气相表观(折算)流速；g Q 为气体体积流量。
确定气井流动效率(fe)的一点法
确定气井流动效率(fe)的一点法
确定气井流动效率（fe）即确定井筒的流量比，其是测定气井生产性能的重要指标。
fe一般常用一点法来计算，它只需测量井深和射孔斜度的垂直差，就可以完成计算。
一点法的运算逻辑也很简单：当气井垂深较小或流量要求较高时，即使斜度偏差较大，也可以通过实施一点法来确定流动效率。
在采用一点法前，气井应当事先拔油，清洁其泥浆，以确保计算结果的准确性。
然后，将深度计等设备放置气井底部，接着，记录深度和射孔斜度的垂直深度差，之后就可以开始计算了。
基本公式为fe=2/a。
该公式表明，若深度小于射孔斜度，则fe会大于1。
反之，若深度大于射孔斜度，则fe会小于1。
计算气井流动效率时，可以运用具体的值来验证结果。
通过一点法可以快速准确地测定气井流动效率。
它是一种合理、可行的方法，可以提高气井生产性能，为气井正常生产提供可靠的参考依据。
除此之外，在使用一点法计算时，也应注意，测量结果可能因气井垂深改变而发生变化。
因此，应定期变化测量值，以准确估算气井的性能，并在生产过程中对它进行监控和控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 气体稳定流动的能量方程一、气体稳定流动方程气体稳定流动是指在所讨论的的管段内（热力体系内），任何断面上气体的一切参数都不随时间变化，流入和流出的质量守衡，功和热的交换也是一个定值。
22222212111122mgH mu V P E W q mgH mu V P E +++=-++++E ——内能，J ；pV ——膨胀功或压缩功，J ；22mu ——动能，J ； mgH ——位能，J ； q ——气体吸收的热量，J ； W ——外界对气体作的功，J 。
其中u 、p 、V 和g 分别表示流速、压力、体积和重力加速度。
气体稳定流动能量方程：0)(sin =++++w L d dW gdL udu dpθρ对于垂直管，θ=90°，θsin =1 对于水平管，θ=0°，θsin =0 假设dW=0，并用dLρ乘式中每一项来简化方程 在生产井中，井内气体向上流动，沿气流方向压力是逐渐递减的，可写为如下表达式dL L d dL udu g dL dp w )(sin ρρθρ++= 或f acc el dL dpdL dp dL dp dL dp )(）()(++= el dLdp )(——重力压降梯度 （N/㎡）/macc dLdp ）(——加速度压降梯度 f dLdp)(——摩阻梯度二、管内摩阻达西阻力公式是计算管内摩阻的基本公式dL fu L w 22=确定式中的摩阻系数f ，可以借用水力学中介绍的Moody 图1. Colebrook 公式)34.91lg(214.1lg 21fR e de df e +-+= ed——管径与管子绝对粗糙度的比值 e R ——雷诺数；f ——Moody 摩阻系数。
可以覆盖完全粗糙管、光滑管和过渡区三个流态区域，当Re 相当大时转化为完全粗糙管的Nikuradse 公式。
14.1lg 21+=e df2. Jain 公式：)25.21lg(214.119.0e R d e f+-=3. Chen 公式：)lg 0452.57065.3lg(21A R de fe--=其中8981.01098.1)149.7(8257.2)(eR d e A +=上述公式中，雷诺数Re 按照如下公式推导)/()/()/()(3s m kg u m kg s m u m d R g e ⋅⋅⋅=ρ气体相对密度；s a m 气体粘度，u ；m 管径，d ；/m 气体流量，g g 3-⋅---γP d q sc）（10*135.5sc scT P R e =取sc P =0.101MPa ，sc T=293K ，）（10*776.1g2g sc e d q R μγ-=对于de，如果没有相关资料，可以取e=0.00001524m第二节 气体在井筒内流动—井底压力计算一、 气体垂直管流动（1） 从管鞋到井口没有功的输出，也没有功的输入，dW=0（2） 对于气体流动，动能损失相对于总的能量损失可以忽略不计，即udu=0（3） 讨论垂直管流，θ=90°，sin θ=LH=1， dL=dH 考虑以上三点，可以简化为022=++ddHfu gdH dp ρ P ——压力，Pa f ——Moody 摩阻系数；g ——重力加速度，m/s ²； u ——流动状态下的气体流速，m/s ； H ——垂向油管长度，m ； d ——油管内径，m 1）密度在同一状态（p ，T ）下的气体密度为ZTpZRT pM g g 008314.097.28γρ==2）速度某一温度、压力下的流速如果采用实用单位p=MPa 、q SC =m ³/d ，其他单位不变，同时标准状态取为P sc =0.101325MPa ，T sc =293K ，则任意流动状态（P 、T ）下，气体的流速u 可用流量和油管截面积表示为sc g u B u =)1)(4)(1)(101325.0)(293)(86400(2dZ p Tq u B u scsc g π==二、 静止气柱对于静止气柱sc q=0 可以进一部简化气井井筒流动方程dHt dp PZTHg p pwhts⎰⎰=003415.0γ1. 平均温度和平均压缩系数计算方法 假设T= T =常数，Z=Z =常数，即可将T 和Z 从积分号内提出，积分后得ZT H p p g tswh ⋅=γ03415.0ln或ZT Hts wh g ep p ⋅=γ03415.0式中wh p ——静止气柱法计算的井底压力（地层压力或井底流动压力），MPa ；ts p ——静止气柱的井口压力（井口最大关井压力或静止气柱井口压力），MPag γ——气体相对密度； H ——井口到气层中部深度，m ；T ——井筒内气体平均绝对温度，K ； 通过2whts T T T +=计算Z ——井筒气体平均压缩系数，可通过),(T p f Z = 或2whts Z Z Z +=计算求解方法——迭代法显然，已知井口条件下诸参数，都要对未知赋初值数Pws ，用迭代法试算Pws 。
（1） 首先对wh P 赋初值0wh P =12192Hp P ts ts +（2） 计算p 和T ，并按常规方法计算Z（3） 代Z 入计算公式，计算Pws ，直到Pws 与赋值间达到精度要求。
例:气井测试数据如下:计算气层压力。
Pts=15.8585MPa （井口最大关井压力），Tts=294.11K ，Tws=344.11K ，H=1764.8m ，Ppc=4.6334MPa ，Tpc=198.2K ，γg=0.6求解方法——Cullender 和Smith 计算方法 令pZTI =，则气井井筒流动方程可改写为 )])(())((())([(211112120101--+-++-++-≈⎰n n n n PwsPtsI I p p I I p p I I p p Idp 、（1） 将井深H 等分为二，取上面积分展开式的前两项HI I p p I I p p Idp g ms ws ms ws ts ms ts ms PwsPtsγ03415.02))((2))((=+-++-≈⎰（2）计算Pws 分两次进行，首先根据井口已知参数计算中点的压力Pms ；之后根据中点已知参数计算井底压力Pws 。
HI I p p I I p p g ms ws ms ws ts ms ts ms γ03415.02))(())((⨯≈+-++-对于上段油管 H I I p p g ts ms ts ms γ03415.0))((=+- 对于下段油管 H I I p p g ms ws ms ws γ03415.0))((=+- （3）分别计算Pms 、Pwh ，上段tsms g tsms I I H P P ++=γ03415.0 需要迭代法计算下段msws g msws I I HP P ++=γ03415.0利用Cullender和Smith方法，重新计算上例，求解方法——Aziz 计算方法∑⎰==-≈Mi i ii ts PwsPts ws I a p p Idp)(解题思路（1）积分用数值积分近似替换解题思路（2）牛顿迭代格式)(')()()()()1(n ws n ws n ws n wsp p p P φφ-=+例题：用Aziz计算方法重做例3-1三、 流动气柱对于流动气柱，流动方程：1、平均温度和平均压缩系数计算法常数==T T 常数==Z Z已知Ptf，计算Pwf，仍要用迭代法求解，注意如下两点：（1）估计初值仍用下式（2）气体在管内流动，沿线气体压力呈抛物线分布，因此油管平均压力应用下式计算：例题：已知气井定产测试数据如下：qsc=14.583*10^4m³/d，d=0.0507m，γg=0.6，H=1737.36m，Ttf=301.33 Twf=344.11K，Ptf=14.6312MPa，Ppc=4.6335MPa，Tpc=198.9K，e=0.00001524m。
用平均温度和平局压缩系数法计算井底流动压力第三节 斜井和注气井井底压力计算一、 斜井讨论一口斜井（纯气井）计算井底压力。
L 表示实测的斜管场，H 表示实际的垂向深度，L 与H 之间的关系如图：dH LH A dL dH =⋅=sin 将此关系式代入式 得：022=++++dH HL d fu dW gdH udu dp ρ 同样进行状态、单位的换算，忽略dW ，最后可得0)(10324.1)(03415.012218=⨯++-dH H L pd TZ q d f dH dp p ZT sc g γ dH HL ——斜井特征项 1、 平均温度和平均压缩系数计算方法对于斜井可得或。