油氣井流體力學(xué)教學(xué)油氣井變質(zhì)量流動ppt課件

1、1第六章油氣井蛻變量流動第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念2第六章油氣井蛻變量流動第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念 隨著程度井技術(shù)的開展，對于程度井產(chǎn)能預(yù)測、井身剖面設(shè)計、完井設(shè)計等的研討任務(wù)逐漸開展起來。一切這些研討任務(wù)都要求對程度井筒內(nèi)的流體流動規(guī)律有清楚的認識，這就需求對程度井中流體流動規(guī)律進展深化研討。3第六章油氣井流體蛻變量流動第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念蛻變量流動：在流體流動過程中，沿流體流動方向流體質(zhì)量流量不斷蛻變量流動：在流體流動過程中，沿流體流動方向流體質(zhì)量流量不斷發(fā)生變化的流動景象稱之為蛻

2、變量流動。發(fā)生變化的流動景象稱之為蛻變量流動。蛻變量流研討內(nèi)容和目的：經(jīng)過實驗或數(shù)值計算并結(jié)合實際分析，研蛻變量流研討內(nèi)容和目的：經(jīng)過實驗或數(shù)值計算并結(jié)合實際分析，研討不同條件下壁面入流、管壁粗糙度、入流與主流比、流體的性質(zhì)討不同條件下壁面入流、管壁粗糙度、入流與主流比、流體的性質(zhì)等沿程度井筒的壓降，進而確定相關(guān)系數(shù)，為以后工程運用中蛻變等沿程度井筒的壓降，進而確定相關(guān)系數(shù)，為以后工程運用中蛻變量流壓降計算提供根據(jù)。量流壓降計算提供根據(jù)。主流主流壁面入流壁面入流注入比注入比4第六章油氣井蛻變量流動第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念第一節(jié)流體蛻變量流動的根本概念程度井筒無限導(dǎo)流假設(shè)程度井筒無限導(dǎo)流假

3、設(shè)第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動1989年，Dikken首先提出程度井筒內(nèi)的壓降不能忽略56第六章油氣井流體蛻變量流動第二節(jié)程度井筒單相流體蛻變量流動第二節(jié)程度井筒單相流體蛻變量流動如圖為一個控制體表示圖,為簡化現(xiàn)對流動系統(tǒng)進展如下幾點假設(shè)：流體流動為一維單相流動；流體為不可緊縮的牛頓流體；微元段流動為等溫穩(wěn)態(tài)流動；流體與環(huán)境之間不存在熱傳送。7第六章油氣井流體蛻變量流動第二節(jié)程度井筒單相流體蛻變量流動第二節(jié)程度井筒單相流體蛻變量流動1延續(xù)性方程 流體流入控制體的質(zhì)量速率 流體流出控制體的質(zhì)量速率 控制體內(nèi)質(zhì)量的添加速率CVCSdVtd

4、Anu0假設(shè)有流體從壁面流入消費井取正值，假設(shè)有流體從壁面流出注入井取負值。第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動質(zhì)量守恒方程221 1ws0AAx qAxtwsAAqtx 89第六章油氣井流體蛻變量流動第二節(jié)程度井筒單相流體蛻變量流動第二節(jié)程度井筒單相流體蛻變量流動控制體內(nèi)動量的流出速率 控制體內(nèi)動量的流入速率+ 控制體內(nèi)動量的添加速率 作用在控制體上的合力FdVutdAnuuCVCS沿程度井筒軸線方向建立動量守恒方程，那么有:FdVutdAnuudAnuuCVAA122動量方程 第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動

5、程度井筒單相流體蛻變量流動動量守恒方程2wg sinpAASAAxtx wg sinpAASAAAxtxx wsg sinpAASqAxtx 與延續(xù)性方程聯(lián)立：其中2wt12f10第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動對于穩(wěn)態(tài)單相流動0t那么wsddAqxwswd2gsindpSqxAA wswaccwallg2gsinSpqxxxpppAA 11第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動 蛻變量管流流動與普通管流流動的本質(zhì)區(qū)別就是由于存在壁面入流，一方面改動了管流的壁面摩擦系數(shù)，從而改動了摩擦壓降

6、，另一方面由于流體混合熱量損失產(chǎn)生混合壓降和加速度壓降。accwallgmixppppp 12第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動壁面摩擦系數(shù)確定普通管流壁面摩擦系數(shù)確定方法e2320R 016/efR510Re400000.250.0791efR勃拉休斯(Blasius)公式13第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動壁面摩擦系數(shù)確定普通管流壁面摩擦系數(shù)確定方法65103Re1000.2370.05520.0008efR尼古拉茲光滑管公式870.85ww26.98e4160()2ddRw001

7、1.2554lg3.7edfRf 闊爾布魯克公式14第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動壁面摩擦系數(shù)確定普通管流壁面摩擦系數(shù)確定方法0.85we41602dR02w14 lg3.7fd尼古拉茲粗糙管公式0.25w00.0275df希大林松公式15第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動壁面摩擦系數(shù)確定16蛻變量管流壁面摩擦系數(shù)確定方法裸眼完井井筒流動層流流動0.6142t0w10.04304effRwsweqR第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流

8、動壁面摩擦系數(shù)確定17蛻變量管流壁面摩擦系數(shù)確定方法裸眼完井井筒流動湍流流動0.8003wt0e1 29.03eRffR第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動壁面摩擦系數(shù)確定18蛻變量管流壁面摩擦系數(shù)確定方法射孔完井井筒流動湍流流動0.3987t0w1 0.0153 effR19)06. 0Qq( qQqQq207. 06 . 3Re45.80f)06. 0Qq( qQqxd6 . 3Re45.80f1inin1in76. 01in846. 0T1inin1in846. 0TQqd2CffinnwT085. 00231. 00005. 0Q5

9、.1577Q5 .429 .124090075. 01037. 51087. 85 .10219aNf263. 22075. 322425. 3bRewinininqqbQqa099. 0innnQq25. 4C 02. 0Q 3 . 2C 02. 0Q時時ininqq 單孔眼：單孔眼：多孔眼：多孔眼：H.Yuan： 第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動 第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動202122iwallwallUDLfp221iiaccUUp22iperfperfUDLfp）（）（

10、0025. 0 7600025. 0 Re031. 0,iiiiiiiiiiperfmixQqQqQqQqpp75. 3uuB8f2Reln5 . 2f8*perfperf混合壓降混合壓降19941994年年 Ze Su Ze Sumixaccwallpppp第六章油氣井流體蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動第六章油氣井蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動混合壓降確定方法222mixmainmainpmain2pmain 1953.48 1838.47432.55487.08/37.858(/) px 23第六章

11、油氣井蛻變量流動數(shù)值計算方法：數(shù)值計算方法：數(shù)值模型:不可緊縮湍流控制方程 ：ijjiTxDtuD湍動能方程： lCxuxuxuxxuxutDijjijitjktjjjj23湍流耗散率方程 ： 221cxuxuxucxxxutikkikitjktjjj第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動24第六章油氣井蛻變量流動動量方程中變量u的計算式 ：Eyuln12141ppCyy湍動能計算式 ：ppwwwijjijityCyuxuxuxu2141ppyC2343耗散率計算式：數(shù)值模型:第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動25第六章油氣井蛻變量流

12、動 網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動主流速度主流速度(m/s)0.848831.27324壁壁面面入入流流速速度度(m/s)0.0000.0000.00740.011050.01470.01470.02210.02430.036470.04940.074050.07370.110520.14740.221050.36840.552620.73681.105241.47372.21049計算數(shù)據(jù)參數(shù)計算數(shù)據(jù)參數(shù)第六章油氣井蛻變量流動26第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動計算結(jié)果及分析程度井計算段壓力分布計算結(jié)果及分

13、析程度井計算段壓力分布主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 90相位角平面均勻射孔計算結(jié)果相位角平面均勻射孔計算結(jié)果在每個射孔位置壓力都會在每個射孔位置壓力都會急劇下降，經(jīng)過射孔孔眼區(qū)急劇下降，經(jīng)過射孔孔眼區(qū)域后壓力恢復(fù)正常，這是由域后壓力恢復(fù)正常，這是由于孔眼入流干擾主流流動的于孔眼入流干擾主流流動的結(jié)果；結(jié)果；隨著壁面入流速度的添加，隨著壁面入流速度的添加，壓力下降幅度也相應(yīng)增大；壓力下降幅度也相應(yīng)增大；壁面入流對主流的干擾頻壁面入流對主流的干擾頻率以率以90相位角螺旋射孔最相位角螺旋射孔最高，高，120相位角平面均勻射相位角平面均勻射孔次之，孔次之，90相位角

14、平面均相位角平面均勻射孔最低。勻射孔最低。主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 120相位角平面均勻射孔計算結(jié)果相位角平面均勻射孔計算結(jié)果主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 90相位角螺旋射孔計算結(jié)果相位角螺旋射孔計算結(jié)果第六章油氣井蛻變量流動2790。平面射孔。平面射孔主流速度主流速度1.27324m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 120。平面射孔。平面射孔90。螺旋射孔。螺旋射孔第六章油氣井蛻變量流動28計算結(jié)果及分析程度井計算段壓降分布計算結(jié)果及分析程度井計算段壓降分布主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力

15、分布 主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 90相位角平面均勻射孔計算結(jié)果相位角平面均勻射孔計算結(jié)果主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 120相位角平面均勻射孔計算結(jié)果相位角平面均勻射孔計算結(jié)果主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 主流速度主流速度0.84883m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 90相位角螺旋射孔計算結(jié)果相位角螺旋射孔計算結(jié)果受入流影響，每個射孔位置軸線壓降曲線出現(xiàn)猛烈脈動，先是急劇升高，而后急劇受入流影響，每個射孔位置軸線壓

16、降曲線出現(xiàn)猛烈脈動，先是急劇升高，而后急劇下降，經(jīng)過射孔孔眼區(qū)域后恢復(fù)正常，結(jié)果導(dǎo)致軸線壓力在孔眼對應(yīng)處下降。下降，經(jīng)過射孔孔眼區(qū)域后恢復(fù)正常，結(jié)果導(dǎo)致軸線壓力在孔眼對應(yīng)處下降。 在高注入速度條件下，入流對主流干擾增大，表現(xiàn)為孔眼入流射入主流深度添加，在高注入速度條件下，入流對主流干擾增大，表現(xiàn)為孔眼入流射入主流深度添加，在孔眼下游區(qū)出現(xiàn)分別流動景象。在孔眼下游區(qū)出現(xiàn)分別流動景象。 第六章油氣井蛻變量流動29計算結(jié)果及分析程度井計算段壓降分布計算結(jié)果及分析程度井計算段壓降分布主流速度主流速度1.27324m/s計算段壓力分布計算段壓力分布 90。平面射孔。平面射孔120。平面射孔。平面射孔90

17、。螺旋射孔。螺旋射孔第六章油氣井蛻變量流動30計算結(jié)果及分析程度井計算段壁面入流對主流干擾的跡線圖計算結(jié)果及分析程度井計算段壁面入流對主流干擾的跡線圖主流速度主流速度0.84883m/s，壁面入流速度壁面入流速度0.0494m/s主流速度主流速度0.84883m/s，壁面入流速度壁面入流速度0.1474m/s第六章油氣井蛻變量流動31計算結(jié)果及分析程度井計算段軸向速度剖面計算結(jié)果及分析程度井計算段軸向速度剖面90。平面射孔計。平面射孔計主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.1474m/s 主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.3684m/s當(dāng)孔眼入流

18、速度較小時，軸向速度剖面類似圓管湍流速度剖面，孔眼入流當(dāng)孔眼入流速度較小時，軸向速度剖面類似圓管湍流速度剖面，孔眼入流對軸向速度剖面影響較小。隨著孔眼入流速度增大，入流影響區(qū)域向軸線擴對軸向速度剖面影響較小。隨著孔眼入流速度增大，入流影響區(qū)域向軸線擴展，由于入流對主流的擠壓作用軸線附近中心流動區(qū)域速度明顯增大。當(dāng)孔展，由于入流對主流的擠壓作用軸線附近中心流動區(qū)域速度明顯增大。當(dāng)孔眼入流卷吸作用逐漸加強時，軸線附近中心流動區(qū)域速度越趨均勻。眼入流卷吸作用逐漸加強時，軸線附近中心流動區(qū)域速度越趨均勻。120。平面射孔。平面射孔主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.1474m/

19、s主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.3684m/s90。螺旋射孔。螺旋射孔主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.1474m/s主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度1.4737m/s第六章油氣井蛻變量流動32計算結(jié)果及分析程度井計算段軸向速度剖面計算結(jié)果及分析程度井計算段軸向速度剖面90平面射孔平面射孔主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度1.10524m/s主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速

20、度1.10524m/s90螺旋射孔螺旋射孔主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s120平面射孔平面射孔主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s主流速度主流速度1.27324m/s，壁面入流速度，壁面入流速度0.22105m/s第六章油氣井蛻變量流動33計算結(jié)果及分析程度井計算段軸向速度剖面計算結(jié)果及分析程度井計算段軸向速度剖面90。平面射孔。平面射孔120。平面射孔。平面射孔主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.0494m/s 主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度

21、0.0494m/s 90。螺旋射孔。螺旋射孔90螺旋射孔條件下，由于孔眼入螺旋射孔條件下，由于孔眼入流干擾密度大，即使孔眼入流速度流干擾密度大，即使孔眼入流速度較低，相對于平面射孔，其入流擠較低，相對于平面射孔，其入流擠壓作用也較大，因此軸線附近中心壓作用也較大，因此軸線附近中心流動區(qū)域速度明顯增大。流動區(qū)域速度明顯增大。主流速度主流速度0.84883m/s，入流速度，入流速度0.0494m/s 第六章油氣井蛻變量流動3435第六章油氣井蛻變量流動計算結(jié)果及分析主流壓降對比主流速度1.27324m/s不同入流條件主流壓降對比圖 注入比對壓降的影響存在一個臨界值約為1%2%。當(dāng)?shù)陀谂R界值時，孔眼

22、入流引起的混合壓降很小，主流壓降主要決議于摩擦壓降，三種射孔格式主流壓降相等且隨注入比添加而緩慢增大。當(dāng)大于臨界值時，孔眼入流混合壓降作用加強，90螺旋射孔格式總壓降最大，比另外兩種射孔格式總壓降平均高出6%8%；90平面射孔和120平面射孔總壓降相近。36第六章油氣井流體蛻變量流動實驗安裝流程圖 室內(nèi)模擬實驗：第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動37第六章油氣井流體蛻變量流動室內(nèi)模擬實驗：實驗安裝總表示圖 模擬實驗程度實驗段及察看段表示圖 第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動38第六章油氣井流體蛻變量流動室內(nèi)模擬實驗第二節(jié)第二節(jié) 程

23、度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動參數(shù)名稱參數(shù)名稱模型模型 備注備注管徑管徑 D（m）5.0810-2采用無縫鋼管作為實驗管，采用無縫鋼管作為實驗管，其內(nèi)表面粗糙度與水平井套其內(nèi)表面粗糙度與水平井套管粗糙度相同管粗糙度相同橫截面積橫截面積 A（m2）2.02710-3實驗段長度實驗段長度 L（m）2.50孔眼直徑孔眼直徑 d（m）3.010-3孔密孔密 n（孔（孔/米）米）16水相粘度水相粘度w（mPas）1.0089水相密度水相密度w（kg/m3）1.0103第六章油氣井流體蛻變量流動第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動3940第六章油氣井流體蛻

24、變量流動實驗結(jié)果分析主流壓降的對比實驗結(jié)果分析主流壓降的對比主流流量為10m3/h雷諾數(shù)為70735不同射孔格式壓降隨注入比的變化 當(dāng)主流流量為一定時，實驗段壓降隨著注入比的升高而添加。在注入比在02%的范圍內(nèi)時，壓降添加緩慢，并且不同的射孔格式對壓降的影響很??；當(dāng)注入比超越2%后壓降急劇添加，并且不同的射孔格式所引起的壓降也有相當(dāng)?shù)牟顒e，其它條件一樣時90螺旋射孔所引起的壓降最大，90平面射孔次之，120平面射孔所引起的壓降最小。室內(nèi)模擬實驗：第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動41第六章油氣井蛻變量流動主流流量為6m3/h雷諾數(shù)為42441不同入流條件主流壓降

25、實驗與計算結(jié)果對比 90。相位角螺旋射孔格式室內(nèi)實驗結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果的對比第二節(jié)第二節(jié) 程度井筒單相流體蛻變量流動程度井筒單相流體蛻變量流動42第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動油水兩相分層流動43第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動質(zhì)量守恒方程動量守恒方程2sin()oooiioooodpdASSgAUdxdx2sin()wwwiiwwwwdpdASSgA Udxdx()oosoIodAUqdx()wwswIwdA Uqdx44第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井

26、筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動45第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動46第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動47第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動油水兩相分散流動48第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動油水兩相分散流動222sinmmmmmmmfUdUdpUgdxDdxhm0/15.0452lg2lg3.7065dARef 0.8

27、9811.1098hm( /)7.1492.8257dARe49第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動油水兩相分散流動mmmmUReD2.5(1)mc50第六章油氣井流體蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動實驗安裝及實驗流體參數(shù)表實驗安裝及實驗流體參數(shù)表 參數(shù)名稱參數(shù)名稱模型（模型（*m）備注備注管徑管徑 D（m）5.0810-2采用無縫鋼管作為實驗管，采用無縫鋼管作為實驗管，其內(nèi)表面粗糙度與水平井套其內(nèi)表面粗糙度與水平井套管粗糙度相同管粗糙度相同橫截面積橫截面積 A（m2）2.02710

28、-3實驗段長度實驗段長度 L（m）2.50孔眼直徑孔眼直徑 d（m）3.010-3孔密孔密 n（孔（孔/米）米）16水相粘度水相粘度w（mPas）1.0089柴油粘度柴油粘度o（mPas）4水相密度水相密度w（kg/m3）1.0103柴油密度柴油密度o（kg/m3）0.8第六章油氣井流體蛻變量流動51實驗結(jié)果分析實驗結(jié)果分析 不同含水率對程度井筒中油水兩相流動規(guī)律的影不同含水率對程度井筒中油水兩相流動規(guī)律的影響響 含水含水0%時不同主流流量壓降隨注入比的變化時不同主流流量壓降隨注入比的變化 當(dāng)主流含水率不變的情況當(dāng)主流含水率不變的情況下，一樣主流流量實驗段下，一樣主流流量實驗段壓降隨注入比的添

29、加而加壓降隨注入比的添加而加大；當(dāng)注入比一樣時，實大；當(dāng)注入比一樣時，實驗段壓降隨主流流量的添驗段壓降隨主流流量的添加而加大。這種景象同上加而加大。這種景象同上一章中程度井筒的單相流一章中程度井筒的單相流體模擬實驗的結(jié)果類似。體模擬實驗的結(jié)果類似。含水含水20%時不同主流流量壓降隨注入比的變化時不同主流流量壓降隨注入比的變化 含水含水40%時不同主流流量壓降隨注入比的變化時不同主流流量壓降隨注入比的變化 含水含水60%時不同主流流量壓降隨注入比的變化時不同主流流量壓降隨注入比的變化 含水含水80%時不同主流流量壓降隨注入比的變化時不同主流流量壓降隨注入比的變化 第六章油氣井流體蛻變量流動52實

30、驗結(jié)果分析不同主流流量對程度井筒中油水兩相流動規(guī)律的影響實驗結(jié)果分析不同主流流量對程度井筒中油水兩相流動規(guī)律的影響 主流流量為主流流量為1m3/h時不同含水率壓降隨注入比的變化時不同含水率壓降隨注入比的變化 對于一樣的主流流對于一樣的主流流量，在一樣的含水量，在一樣的含水率條件下，隨著壁率條件下，隨著壁面入流與主流流量面入流與主流流量比的升高實驗段壓比的升高實驗段壓降隨之添加；降隨之添加； 主流流量為主流流量為4m3/h時不同含水率壓降隨注入比的變化時不同含水率壓降隨注入比的變化 主流流量為主流流量為7m3/h時不同含水率壓降隨注入比的變化時不同含水率壓降隨注入比的變化 主流流量為主流流量為8

31、m3/h時不同含水率壓降隨注入比的變化時不同含水率壓降隨注入比的變化 主流流量為主流流量為10m3/h時不同含水率壓降隨注入比的變化時不同含水率壓降隨注入比的變化 第六章油氣井流體蛻變量流動53實驗結(jié)果分析實驗結(jié)果分析 不同注入比對程度井筒兩相流動規(guī)律的影響不同注入比對程度井筒兩相流動規(guī)律的影響 對于一樣的注入比，在一樣的含水對于一樣的注入比，在一樣的含水率條件下，隨著主流流量的添加實率條件下，隨著主流流量的添加實驗段壓降隨之添加；而對于一樣的驗段壓降隨之添加；而對于一樣的實驗段主流流量，隨著含水率的變實驗段主流流量，隨著含水率的變化實驗段壓降卻表現(xiàn)出不同的變化化實驗段壓降卻表現(xiàn)出不同的變化規(guī)

32、律。規(guī)律。 主流流量較低主流流量較低13m3/h時，實時，實驗段內(nèi)的油水兩相流動為分層流動。驗段內(nèi)的油水兩相流動為分層流動。隨著主流流量的添加，分層流向分隨著主流流量的添加，分層流向分散流過渡，主流含水率對壓降的影散流過渡，主流含水率對壓降的影響開場加大響開場加大 隨著主流流量的不斷添加，油水兩隨著主流流量的不斷添加，油水兩相完全摻混構(gòu)成分散流，含水率對相完全摻混構(gòu)成分散流，含水率對壓降的影響非常顯著。當(dāng)主流流量壓降的影響非常顯著。當(dāng)主流流量超越超越8m3/h時，含水為時，含水為40%時的總時的總壓降最高壓降最高 。注入比注入比0.1%不同主流流量壓降隨含水率的變化不同主流流量壓降隨含水率的變

33、化 注入比注入比0.2%不同主流流量壓降隨含水率的變化不同主流流量壓降隨含水率的變化 第六章油氣井流體蛻變量流動54含水含水60%主流流量主流流量1m3/h注入比為注入比為20%流型流型 55含水含水20%主流流量主流流量4m3/h注入比為注入比為5%流型流型 含水含水60%主流流量主流流量5m3/h注入比為注入比為10%流型流型 56含水含水40%主流流量主流流量9m3/h注入比為注入比為10%流型流型 含水含水40%主流流量主流流量10m3/h注入比為注入比為5%流型流型 5758第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動59第六章油氣

34、井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒油水兩相流體蛻變量流動程度井筒油水兩相流體蛻變量流動油水兩相分散流動60第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動氣液兩相蛻變量流動流型：1、氣液兩相分層流動2、氣液兩相分散泡狀流動3、氣液兩相環(huán)空霧狀流動61第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動氣液兩相分層流動62第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動ggggwsgddAqxffffwsfddAqx2giiwgggggggddgsinddp

35、ASSAAxx 2fiiwfffffffddgsinddpASSAAxx 質(zhì)量守恒方程動量守恒方程63第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動 giiwggggggwsgggggddgsin()ddpASSAqAxx fiiwffffffwsfffffddgsin()ddpASSAqAxx 2wfftff12f2wggtgg12f2igii12figf 64第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動 61.335fwisff2ggg(0.0040.5 10e )dfRFr fffgFr

36、hfsfwsffedR ggggggwsgffffffwsfdgsin2gsin2dpASAqSAqx 65第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動 氣液兩相分散泡狀流型66第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動 氣液兩相分散泡狀流型2wfmmmddgsinddpASAAxx2wfmtfm12fmffgf(1)EEmmfwsfgwsgddAqqx67第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動 氣液兩相分散泡狀流型 6.2.20m

37、fwsfgwsgwfmmmmddgsinddqqSpxAAx 68第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動 氣液兩相環(huán)空霧狀流型 6.2.2069第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動 氣液兩相環(huán)空霧狀流型 6.2.20gwsggggdd1qAxFeffffwsffddAqmx2giigggggddgsinddpASAAxx 2fiiwfffffffddgsinddpASSAAxx70第六章油氣井蛻變量流動第三節(jié)第三節(jié) 程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動程度井筒氣液兩相流體蛻變量流動

38、氣液兩相環(huán)空霧狀流型 6.2.20gfgffgg1EEsffgsgsfFeEFe0.0740.222fsggsg2fsf0.7351FeFe gwsggggggggwffffffffffwsffggddgsindd1ddgsinddqpAAASxxFeAAqFeAxx 第四節(jié)第四節(jié) 程度井筒與油藏耦合的蛻變量流動程度井筒與油藏耦合的蛻變量流動程度井計算單元物理模型程度井計算單元物理模型油藏程度井消費物理模型油藏程度井消費物理模型第六章油氣井流體蛻變量流動71程度井筒蛻變量流動程度井筒蛻變量流動壓降模型壓降模型.wallaccmixpppp 摩擦壓降：摩擦壓降：2,2iiiwalluDxfp加速

39、度壓降：加速度壓降：212.,iiiaccuup混合壓降：混合壓降：iiiiperfimixQqppRe031. 0,Niipp1根本類型油藏程度井穩(wěn)定滲流模型根本類型油藏程度井穩(wěn)定滲流模型 無限大油藏程度井穩(wěn)定滲流模型無限大油藏程度井穩(wěn)定滲流模型 CLrLrLqln4式中：式中：22222221zzyxxzzyxxrww底水驅(qū)油藏程度井穩(wěn)定滲流模型底水驅(qū)油藏程度井穩(wěn)定滲流模型 hwZzhychhwZzhYchhZzhychhZzhychqzywwe2cos22cos22cos22cos2ln2,氣頂油藏程度井穩(wěn)定滲流模型氣頂油藏程度井穩(wěn)定滲流模型 hZhzhychhZhzhYchhZhzhy

40、chhZhzhychqzywwwwe2cos22cos22cos22cos2ln2,封鎖邊境油藏程度井穩(wěn)定滲流模型封鎖邊境油藏程度井穩(wěn)定滲流模型 SSbrhCABppKKbAQRewhewezx75. 02ln232根本類型油藏程度井不穩(wěn)定滲流模型根本類型油藏程度井不穩(wěn)定滲流模型 無限大油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型無限大油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型 tdxdettxQkhtyxpttxxyLiwi 04022,4),(底水氣頂油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型底水氣頂油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型 0),(),(),(),(),(dxdzsysxsczyxqtzyxppdbdaixxtt cos/co

41、scos/cosdadadadazxxzyxxyxx式中：定壓邊境油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型定壓邊境油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型 式中：0442202204,dxdeeyxqyxppdbdaxxtyxxyxxi cos/cosdadayxxyxx封鎖邊境油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型封鎖邊境油藏程度井彈性不穩(wěn)定滲流模型 式中：0442202204,dxdeeyxqyxppdbdaxxtyxxyxxi cos/cosdadayxxyxx第六章油氣井流體蛻變量流動72u程度井筒與油藏的壓降耦合模型的求解實例程度井筒與油藏的壓降耦合模型的求解實例油油 藏藏 參參 數(shù)數(shù)水水 平平 井井 參參 數(shù)數(shù)參參

42、 數(shù)數(shù) 名名 稱稱參數(shù)值參數(shù)值參參 數(shù)數(shù) 名名 稱稱參數(shù)值參數(shù)值油藏地層供給壓力油藏地層供給壓力P Pi i(MPa)(MPa)22.022.0套套 管管 內(nèi)內(nèi) 徑徑D(m)D(m)152.4152.4井底壓力井底壓力P Pw w(MPa)(MPa)19.019.0孔孔 眼眼 直直 徑徑d(m)d(m)1212地地 層層 滲滲 透透 率率K(mK(m2 2) )0.20.2射射 孔孔 密密 度度n(SPM)n(SPM)1616地層綜合壓縮系數(shù)地層綜合壓縮系數(shù)C Ct t(MPa(MPa-1-1) )0.00020.0002射射 孔孔 格格 式式9090螺旋射孔螺旋射孔地下原油粘度地下原油粘度(

43、cp)(cp)1.01.0水平井長度水平井長度L(m)L(m)600600地下原油密度地下原油密度(kg/m(kg/m3 3) )850850套管相對粗糙度套管相對粗糙度/D/D0.00010.0001地層有地層有 效效 厚厚 度度h(m)h(m)1010水平井生產(chǎn)時間水平井生產(chǎn)時間t(d)t(d)1010第六章油氣井流體蛻變量流動731). 按照不同射孔單元的長度把程度井筒分為按照不同射孔單元的長度把程度井筒分為N段，每段段，每段 包含包含 一個射孔單元。一個射孔單元。2). 給定一個程度井產(chǎn)量的初值給定一個程度井產(chǎn)量的初值Q，那么每個射孔單元的，那么每個射孔單元的產(chǎn)產(chǎn) 量即為量即為qQ/L

44、3). 根據(jù)程度井筒壓降模型計算程度井筒每個射孔單元的根據(jù)程度井筒壓降模型計算程度井筒每個射孔單元的 壓降，從而得到各段的壓力值。壓降，從而得到各段的壓力值。4). 根據(jù)程度井筒與油藏的耦合條件，令油藏中壓力值在根據(jù)程度井筒與油藏的耦合條件，令油藏中壓力值在 程度井井壁上與井筒壓力值相等。程度井井壁上與井筒壓力值相等。5). 根據(jù)油藏模型計算出程度井各段射孔單元的產(chǎn)量。根據(jù)油藏模型計算出程度井各段射孔單元的產(chǎn)量。6). 反復(fù)步驟反復(fù)步驟3)到步驟到步驟5)直到前后兩步產(chǎn)量值小于給定直到前后兩步產(chǎn)量值小于給定 值，計算終了。值，計算終了。第六章油氣井流體蛻變量流動74計算結(jié)果分析計算結(jié)果分析 程

45、度井消費時井筒中的流動是流量漸增的蛻變量流動。程度井消費時井筒中的流動是流量漸增的蛻變量流動。 在程度井的趾端和跟端存在著較為明顯的在程度井的趾端和跟端存在著較為明顯的“端部效應(yīng)。端部效應(yīng)。程度井入流量剖面程度井入流量剖面 產(chǎn)量沿程度井段分布圖產(chǎn)量沿程度井段分布圖 壓降沿程度井段長度分布壓降沿程度井段長度分布 井底壓力沿程度井段長度分布井底壓力沿程度井段長度分布 磨擦壓降在程度井筒的沿程壓降中所占比例最大磨擦壓降在程度井筒的沿程壓降中所占比例最大(61.5%)混合壓降在程度井筒沿程總壓降中所占比例較小混合壓降在程度井筒沿程總壓降中所占比例較小(34.2%) 加速度壓降在程度井筒沿程總壓降中所占

46、比例最小加速度壓降在程度井筒沿程總壓降中所占比例最小(4.3%) 第六章油氣井流體蛻變量流動75第六章油氣井流體蛻變量流動76表皮系數(shù)1953年Everdingen：s2kh psBq第六章油氣井流體蛻變量流動77均質(zhì)油藏程度井表皮系數(shù)：1100112dd( ) ( )( ) ( )skLkAkA1100aa11( )2dd( , ) ( )( ,) ()s xk Lk xAk xA0a( )dLk xxkL第六章油氣井流體蛻變量流動78非均質(zhì)油藏程度井表皮系數(shù)裸眼完井：22DshDshaniaa,Odani( )( )1( )1 ln( )1rxrxIksxkxIaania22wDshDsh

47、ani21 ln( )( )( )1rIkk xrrxrxI第六章油氣井流體蛻變量流動79非均質(zhì)油藏程度井表皮系數(shù)射孔完井：第六章油氣井流體蛻變量流動80yz2Dmm220.5DpDpyz/141ln() (1)ln() ln12(cos(/)sin)KKsaallKK二維平面會聚表皮系數(shù)2DmmDpDp41ln1ln1saallMp=3第六章油氣井流體蛻變量流動81Mp=10.675yy2222Dp,effDpzzsincoscossinKKllKK0.625y22Dp,effDpz1cossinKllKMp=2Dp,effDpllMp=3井眼堵塞表皮系數(shù)mmwbmDp,effDp,effl

48、nexp()ccsbll第六章油氣井流體蛻變量流動82三維軸向會聚表皮系數(shù)12213DDeDe10shr1mDemlogdre2m Demf rg第六章油氣井流體蛻變量流動83三維軸向會聚表皮系數(shù)pDe22xxpzysincoshhKKlKKp22xxDepyzsincoscos12rKKrhKKyzarctantanKKzyarctantanKK0.5pDeyzxphhK KKl0.5pDexyzp12rrKK Khmp=3第六章油氣井流體蛻變量流動8412346810.450.280.90.470.152.000.20.152.

49、091 2.025 2.018 1.905 1.898 1.7880.04530.09430.06340.10380.10230.23985.13133.03731.61361.56741.36541.19151.86721.81151.77701.69351.64901.6392pmmambmcmdmemfmg第六章油氣井流體蛻變量流動85污染帶表皮系數(shù)oapdapd( )( )( )( )ksxsxs xskxopapw,modp,mod( )( )(,)sxs xsrl第六章油氣井流體蛻變量流動86射孔壓實表皮系數(shù)oczpDepczdaczpd( )1 ln( )( )( )rkksxh

50、srsxsxkrkx0ppw,modp,modDeczpcz( )(,)1 ln( )aksxs rlhrrsxk第六章油氣井流體蛻變量流動87程度井割縫襯管表皮系數(shù)：第六章油氣井流體蛻變量流動程度井割縫襯管表皮系數(shù)：DlLlssDsDl2tsn m wkDsDsLrssss DsDu12/2ln1/lwsn mn lwLruDsDusDs212ln(1/)lnslwmlLraDs1ln1/2slSLLlLrsssLrLrsLruLraSSSSSLDdaLrLld( )( )( )( )ksxsxs xSSkx88第六章油氣井流體蛻變量流動89第六章油氣井流體蛻變量流動Newfwr,ws,ew ,w1hln( /)2inninppLqr rhK22w ,wwew,()()()()nininiixxyyinrrinw