油气井流体力学教学课件PPT油气井变质量流动

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1、1第六章　油气井变质量流动第一节　流体变质量流动的基本概念2第六章　油气井变质量流动第一节　流体变质量流动的基本概念随着水平井技术的发展，对于水平井产能预测、井身剖面设计、完井设计等的研究工作逐渐开展起来。所有这些研究工作都要求对水平井筒内的流体流动规律有清楚的认识，这就需要对水平井中流体流动规律进行深入研究。3第六章　油气井流体变质量流动第一节　流体变质量流动的基本概念变质量流动：在流体流动过程中，沿流体流动方向流体质量流量不断发生变化的流动现象称之为变质量流动。变质量流研究内容和目的：通过实验或数值计算并结合理论分析，研究不同条件下（壁面入流、管壁粗糙度、入流与主流比、流体的性质等）沿

2、水平井筒的压降，进而确定相关系数，为以后工程应用中变质量流压降计算提供依据。主流壁面入流注入比4第六章　油气井变质量流动第一节　流体变质量流动的基本概念水平井筒无限导流假设第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动1989年，Dikken首先提出水平井筒内的压降不能忽略56第六章　油气井流体变质量流动第二节　水平井筒单相流体变质量流动如图为一个控制体示意图,为简化现对流动系统进行如下几点假设：①流体流动为一维单相流动；②流体为不可压缩的牛顿流体；③微元段流动为等温稳态流动；④流体与环境之间不存在热传递。7第六章　油气井流体变质量流动第二节　水平井筒单相流体变质量流动1）连续性

3、方程流体流入控制体的质量速率－流体流出控制体的质量速率＝控制体内质量的增加速率如果有流体从壁面流入（生产井）取正值，如果有流体从壁面流出（注入井）取负值。第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动质量守恒方程89第六章　油气井流体变质量流动第二节　水平井筒单相流体变质量流动控制体内动量的流出速率－控制体内动量的流入速率+控制体内动量的增加速率＝作用在控制体上的合力沿水平井筒轴线方向建立动量守恒方程，则有:2）动量方程第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动动量守恒方程与连续性方程联立：其中10第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动对于稳态单相

4、流动则11第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动变质量管流流动与普通管流流动的本质区别就是由于存在壁面入流，一方面改变了管流的壁面摩擦系数，从而改变了摩擦压降，另一方面由于流体混合热量损失产生混合压降和加速度压降。12第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定普通管流壁面摩擦系数确定方法勃拉休斯(Blasius)公式13第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定普通管流壁面摩擦系数确定方法尼古拉兹光滑管公式阔尔布鲁克公式14第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定普通管流壁面摩擦系

5、数确定方法尼古拉兹粗糙管公式希大林松公式15第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定16变质量管流壁面摩擦系数确定方法裸眼完井井筒流动层流流动第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定17变质量管流壁面摩擦系数确定方法裸眼完井井筒流动湍流流动第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动壁面摩擦系数确定18变质量管流壁面摩擦系数确定方法射孔完井井筒流动湍流流动19单孔眼：多孔眼：H.Yuan：第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动2021混合压降

6、（1994年ZeSu）第六章　油气井流体变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动第六章　油气井变质量流动第二节水平井筒单相流体变质量流动混合压降确定方法2223第六章　油气井变质量流动数值计算方法：数值模型:不可压缩湍流控制方程：湍动能方程：湍流耗散率方程：第二节水平井筒单相流体变质量流动24第六章　油气井变质量流动动量方程中变量u的计算式：湍动能计算式：耗散率计算式：数值模型:第二节水平井筒单相流体变质量流动25第六章　油气井变质量流动网格划分第二节水平井筒单相流体变质量流动主流速度(m/s)0.848831.27324壁面入流速度(m/s)0.0000.0000.00740.0110

7、50.01470.02210.02430.036470.04940.074050.07370.110520.14740.221050.36840.552620.73681.105241.47372.21049计算数据参数第六章　油气井变质量流动26第二节水平井筒单相流体变质量流动计算结果及分析（水平井计算段压力分布）主流速度0.84883m/s计算段压力分布90°相位角平面均匀射孔计算结果①在每个射孔位置压力都会急剧下降