凝析气井生产系统参数优化设计方法研究

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1、第一章前言压力，只研究井筒中气体的温度分布。1998年，朱德武等根据传热学原理推出了凝析气井井筒温度分布计算公式，研究了温度计算基础数据的求取方法。该公式同时适用于干气井、湿气井和凝析气井的温度分布计算。第二类，井筒整体或分段温度平均的方法，推导出井底压力的迭代试算公式，如著名的Cullender&Smith方法；1998年，朱德武等指出目前常用的凝析气井垂直管流计算方法存在未考虑传热、动能损失、温度分布计算等缺点，考虑上述因素及其它条件，根据气体稳定流动能量方程和传热原理，推出了凝析气井井筒微分压力迭代垂直管流计算新方法；199

2、8年，何志雄等利用Cullender&Smith垂直管流公式，结合流体相平衡热力学闪蒸计算，运用状态方程模拟，给出了凝析气井井筒动态预测新方法；2005年，李媚、常志强等人在常规方法的基础上，按流态的不同综合利用垂直管流公式，根据井筒内气液比高低将凝析气井井筒动态分析分为高气液比和低气液比两种情况，当井筒内气液比高于1400m3／m3时，井筒中的流态属于多相流中的雾状流，此时可采用拟单相流方法简化计算，而当气液比低于1400m3／m3时，井筒中流态不再呈单一雾状流，而可能是多种流态共存，此时采用Beggs--Brill方法，该方法

3、考虑了井筒中的多相流体的流态，对多相流井筒流出动态预测效果较好。第三类，较为复杂，但更为合理，考虑井筒中的流动是稳定流动，而地层中的传热过程为不稳定的，利用稳定热源精确数学解构造与时间相关的散热关系表达式代入到能量守恒方程中去，实现压力与温度的计算耦合。如1999年西南石油学院的毛伟、梁政综合考虑了压力、温度之间的相互影响，建立了气井井筒压力、温度耦合分析模型；2001年，郭春秋、李颖川导出了综合描述气体稳定流动时其压力、温度、流速及密度分布的常微分方程组，同时计算出流动气体的温度、压力、流速及其密度沿井深的分布。但以上两种方法均

4、未考虑流体相态变化。2002年，喻西崇【8】等在凝析气井井眼流体相态理论的基础上，综合考虑压力、温度之间的相互影响，建立了凝析气井井眼压力、温度耦合组分模型。该模型包括压力计算模型和温度计算模型，在压力模型计算中考虑了动能变化的影响，在建立温度分布模型时，假设井眼中传热为稳态传热，并考虑了摩擦生热对井眼温度分布的影响；2005年，廖新维等认为深层高压气藏井筒流动是不稳定传热问题，综合考虑井筒中压力、温度之间的相互影响，建立了井筒压力、温度分布耦合计算模型，采用解析解和数值解相结合的方法给出耦合算法。在温度计算模型中考虑井筒中传热以

5、及井壁向地层传热均为不稳态过程，在压力计算模型中，考虑摩擦阻力和动能变化的影响。4中国石油大学(华东)硕士学位论文然而凝析气藏在开采过程中，随着压力的下降，凝析油．气体系在井筒管流中往往伴随着复杂的相变。当压力低于露点压力时，凝析油将会在井筒内析出。上述方法往往忽略了凝析液的流动及流体组分的变化，在描述凝析气井的流动规律时就会产生较大的偏差。1．2．4凝析气并井筒积液规律及排液采气方式研究气藏中天然气常常和一些液相物质一起产出，凝析气藏还伴有凝析液【9】的析出。如果天然气没有充足的能量把液体举升到地面，液相物质随着时间的推移将在井

6、筒中形成积液，积液会增加井底回压，从而影响气井产能甚至压死井【101。国内外许多学者都针对气井积液状态进行了研究。女111969年Turner等进行了气带液问题的研究，以液滴模型为依据提出了计算气流携带液滴的最低气体流速公式，该理论目前已得到广泛应用；西南石油学院李闽⋯J等人通过研究认为：液滴在高速气流中运动时，液滴前后存在一压差，在这一压差的作用下，液滴会从圆球形变成一椭球形，根据液滴形状为椭球形这一特点，经过推导，得到了改进的计算公式；GuoB，GhalamborAil2】根据最低动能理论和4相雾流模型推导出一个预测气体临界流

7、速的闭合解析公式，提出了预测积液的新方法；李晓平、李允I】3】提出基于气井的节点分析理论，通过流入流出曲线交点(节点)产量与气井临界产量的比较来判断井底是否存在积液等。目前广泛采用的排液采气方式有七种，从性质上可划分为两大类：一类是以气井自身能量为基础的优化管柱、泡沫排液、柱塞举升排液采气方式；另一类是人工举升方式，有高压井连续气举、橇装式制氮气举、机抽、电潜泵、射流泵排液采气方式等。各种排液采气方式有其最大排液量、最大井深等限制，应根据具体情况优选出排液采气方式，进而进行排液采气参数优化设计。1．3本文的研究内容(1)总结、学习

8、、借鉴国内外学者对凝析气井生产系统参数优化设计的方法和思想；(2)对凝析气物性参数计算方法、相平衡规律、流入动态特性计算方法、井筒多相流动规律、压力梯度计算方法、温度分布规律、积液规律等研究进行调研，为凝析气井生产系统参数优化设计提供依据；(3)凝