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技术专题-油气工程井筒多相流

发布者:PSCCL  发布时间:2013-5-27 14:32:32

油气井防砂.鼎点软件工作室致力于多相流理论在石油工程中的应用研究,着眼于各种生产过程中的多相流实用计算技术。计算目标主要为确定特定计算位置或整个井筒的温度、压力、流型、流速、流量、持液率、压力梯度、温度梯度等流动指标,或上述流动指标的沿程分布规律。
石油工程领域的多想流动主要分为如下几类:
 
天然气井流动计算与分析


天然气井中的流动根据生产条件不同可分为
  ▪ 气井静气柱压力分布计算
  ▪ 纯气井井筒流动分析及压力温度分布计算
  ▪ 含水气井井筒流动分析与计算
  ▪ 凝析气井井筒多相流计算与分析
气井井筒压力分布计算包括平均温度和平均偏差系数法、Cullender-Smith方法、直接数值积分法、Aziz方法、Oden方法、Oden修正平均温度和平均偏差系数法、Oden修正Cullender-Smith方法、Hagedorn-Brown模型、拟单相流法。这些方法分别适合于纯气流、高气水比、低气水比、凝析气、含水凝析气等各种情况。
需要注意的是,无论何种计算模型,无论宣称的计算准确性有多高,在实际应用时,与实际测试数据的对比和校正都是必要的。

 
 
油井中的油气水三相流动计算与分析


对于油井的生产系统设计与分析,准确的井筒多项流计算是核心及关键。目前关于油井油气水三相流动的计算已有较多的实用方法,这些方法多是基于实验以及各异的流型划分而提出的,同时有各自的适用条件。
Beggs-Brill方法是可用于水平、垂直和任意倾斜气液两相管流动计算的方法。它是Beggs和Brill根据在长15m,直径 (1in)和 (1.5in)聚炳烯管中,用空气和水进行实验的基础上提出的。它是目前用于斜直井、定向井和水平井井筒多相流动计算的一种较普遍的方法。
Orkiszewski方法是对已发表的几种计算方法进行综合对比之后于1967年提出的,采用四种流型:泡流、段塞流、过渡流、雾流,对每种流型提出平均密度、存容比和摩擦损失的计算方法,提出了流型判别方法和界限。
其余的油气水三相多项流计算模型还有Aziz-Govier方法、Hasan-Kabir方法、Hagedorn-Brown方法以及Kaya方法等,在此不再赘述。

 

注水井中的单相液体流动计算与分析


注水井中的流动一般为高压高速下的单相水流,其流动压降的计算模型一般采用单相管流计算模型。其主要压降计算涉及重力压力梯度及摩阻压降梯度,计算核心是摩阻系数计算。

 


油气井通过油嘴的流动分析


在石油工程领域,嘴流主要存在于自喷井电泵井的油嘴、井底节流器、钻头喷嘴、喷射泵喷嘴等流动中。嘴流不同于常规的管流,是一种特殊的流动,有其自身的规律。油嘴直径较小,混合物流经油嘴时流速极高,可能达到临界流动。所谓临界流动是流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速时的流动状态。此时可以把混气液体在油嘴中的流动看成热工中流体在临界条件的喷管流动。


石油工程领域的固液两相流动


固液两相流广泛存在于石油工程技术领域,如水平井砾石充填的α充填过程中沉积平衡砂床推进、水平井和大斜度井钻井过程中水平井段地层岩屑的携带;这些过程实质都是固液两相水平流动中固体颗粒沉积床的运移问题,沉积床高度的控制是这些过程顺利进行的关键。

Gruesbeck、Oroskar、Penberthy等先后基于普通固液管流实验提出了计算沉积砂床顶部空间中平衡流速的经验公式。中国石油大学(华东)董长银、张琪等考虑水平井砾石充填过程中复杂的井底管柱结构以及筛管偏置等特殊情况,进行了专门的算法设计,建立了基于上述3中平衡流速经验公式的砂床平衡高度计算方法。这些研究为更好地将固液两相流理论应用于石油工程的生产设计与分析中。


 


关于石油工程中的各种多项流计算模型,均已集成到了油气井防砂.鼎点软件工作室研制的Sandcontrol OfficeHoriPackHoriProGOPer件中。 

 

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