酸壓摩阻計(jì)算調(diào)研

酸化壓裂中井筒摩阻計(jì)算模型酸化壓裂施工的壓力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確與否將直接影響到酸化壓裂工藝的設(shè)計(jì)(施工過(guò)程中對(duì)井底壓力的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工判斷起到重要作用)，施工工程中要依據(jù)管柱摩阻來(lái)確定井底壓力及井口施工壓力，也是關(guān)系到施工成敗的一個(gè)主要因素。以往對(duì)于管柱摩阻大多采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性預(yù)測(cè)，與實(shí)際情況難免有較大的出入，導(dǎo)致最終施工效果不理想。為解決針對(duì)管柱摩阻預(yù)測(cè)的問(wèn)題，本文采用降阻比法，理論推導(dǎo)對(duì)管柱摩阻進(jìn)行分析計(jì)算，分析影響管柱摩阻的因素，同時(shí)計(jì)算井底壓力的確定。降阻比就是牛頓流體與非牛頓流體的不同流變特性在摩阻方面的表現(xiàn),其值大小主要受物料來(lái)源及交聯(lián)特性的影響[3]。1.管柱摩阻的理論推導(dǎo)在井身結(jié)構(gòu)與施工參數(shù)相同的條件下(如施工排量、管徑、管柱長(zhǎng)度等)，酸壓摩阻與清水摩阻之比稱為降阻比()，表達(dá)式如下：(1)

式中:為清水的摩阻損失,Pa；為酸壓液的摩阻損失,Pa。清水的管柱沿程摩阻采用經(jīng)典水力學(xué)公式計(jì)算：(2)式中：為范寧摩阻系數(shù)；為清水密度，kg/m3；d為管柱內(nèi)徑，m；為管柱內(nèi)流體流速，m/s；L為管柱長(zhǎng)度，m。假設(shè)酸壓流體滿足：(3)式中：為管柱摩阻系數(shù)；為酸壓流體密度，kg/m3；d為管柱內(nèi)徑，m；為管柱內(nèi)流體流速，m/s；L為管柱長(zhǎng)度，m。將式(2)、式(3)代入式(1)進(jìn)行推導(dǎo)，過(guò)程如下：(4)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中認(rèn)為,降阻比是酸壓液平均流速、添加劑濃度、制酸劑濃度的函數(shù),通常表示為δ=(、、)。通過(guò)對(duì)具體油田相當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸,結(jié)合實(shí)際礦場(chǎng)條件,提出了實(shí)用于具體油田的降阻比計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，例如某經(jīng)驗(yàn)公式如下：式中：為管柱排量，m3/s；為制酸劑的濃度,kg/m3；為添加劑的濃度,kg/m3。記：則：(7)采用Blasius公式描述清水紊流的雷諾數(shù)與范寧摩阻系數(shù)關(guān)系，即(8)(9)式中：為清水流體粘度,。將式(9)代入式(8)得：(10)將式(7)、式(10)代入式(4)：(11)2.管柱摩阻影響因素分析依據(jù)降阻比法和新給出的酸壓流體水力學(xué)公式推導(dǎo)出摩阻系數(shù)的表達(dá)式(11)，采用控制變量法分別分析管柱內(nèi)徑d、酸壓液密度、管柱排量Q、添加劑濃度、制酸劑濃度對(duì)摩阻系數(shù)的影響。摩阻系數(shù)隨管柱內(nèi)徑d的增大而增大；摩阻系數(shù)隨酸壓液密度的增大而降低；摩阻系數(shù)隨管柱排量Q的增大而降低；摩阻系數(shù)隨添加劑濃度的增大而增大；摩阻系數(shù)隨制酸劑濃度的增大而增大。根據(jù)分析，管柱摩阻系數(shù)與管柱內(nèi)徑d、添加劑濃度、制酸劑濃度三個(gè)因素是正相關(guān)的，與管柱排量Q、酸壓液密度兩個(gè)因素是反相關(guān)的。因而，在通過(guò)這五個(gè)因素對(duì)管柱摩阻進(jìn)行調(diào)控時(shí)，我們要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，和各因素對(duì)摩阻的正向作用或反向作用，來(lái)統(tǒng)籌合理調(diào)整各參數(shù)使酸壓施工得到最終的理想效果。3.確定井底壓力(12)式中：為井底壓力，；為井口壓力，；為井筒內(nèi)液柱靜水壓力，。4.總結(jié)在實(shí)際操作運(yùn)用中，我們要結(jié)合地區(qū)井口施工現(xiàn)場(chǎng)的施工數(shù)據(jù)，對(duì)管柱摩阻計(jì)算公式進(jìn)行修正改進(jìn)后，提高了壓裂施工設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬中摩