气井井筒流动计算.doc

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1、第一节气体稳定流动的能量方程一、气体稳定流动方程气体稳定流动是指在所讨论的的管段内（热力体系内），任何断面上气体的一切参数都不随时间变化，流入和流出的质量守衡，功和热的交换也是一个定值。E——内能，J；pV——膨胀功或压缩功，J；——动能，J；mgH——位能，J；q——气体吸收的热量，J；W——外界对气体作的功，J。其中u、p、V和g分别表示流速、压力、体积和重力加速度。气体稳定流动能量方程：对于垂直管，=90°，=1对于水平管，=0°，=0假设dW=0，并用乘式中每一项来简化方程在生产井中，井内气体向上流动，沿气流方向压力是逐渐递减的，可写为如下表达

2、式或——重力压降梯度（N/㎡）/m——加速度压降梯度——摩阻梯度二、管内摩阻达西阻力公式是计算管内摩阻的基本公式确定式中的摩阻系数f，可以借用水力学中介绍的Moody图1.Colebrook公式——管径与管子绝对粗糙度的比值——雷诺数；f——Moody摩阻系数。可以覆盖完全粗糙管、光滑管和过渡区三个流态区域，当Re相当大时转化为完全粗糙管的Nikuradse公式。2.Jain公式：3.Chen公式：其中上述公式中，雷诺数Re按照如下公式推导取=0.101MPa，=293K，对于，如果没有相关资料，可以取e=0.m第二节气体在井筒内流动—井底压力计算一、

3、气体垂直管流动（1）从管鞋到井口没有功的输出，也没有功的输入，dW=0（2）对于气体流动，动能损失相对于总的能量损失可以忽略不计，即udu=0（1）讨论垂直管流，=90°，sin==1，dL=dH考虑以上三点，可以简化为P——压力，Paf——Moody摩阻系数；g——重力加速度，m/s²；u——流动状态下的气体流速，m/s；H——垂向油管长度，m；d——油管内径，m1）密度在同一状态（p，T）下的气体密度为2）速度某一温度、压力下的流速如果采用实用单位p=MPa、qSC=m³/d，其他单位不变，同时标准状态取为Psc=0.MPa，Tsc=293K，则任

4、意流动状态（P、T）下，气体的流速u可用流量和油管截面积表示为一、静止气柱对于静止气柱=0可以进一部简化气井井筒流动方程1.平均温度和平均压缩系数计算方法假设T==常数，Z==常数，即可将T和Z从积分号内提出，积分后得或式中——静止气柱法计算的井底压力（地层压力或井底流动压力），MPa；——静止气柱的井口压力（井口最大关井压力或静止气柱井口压力），MPa——气体相对密度；H——井口到气层中部深度，m；——井筒内气体平均绝对温度，K；通过计算——井筒气体平均压缩系数，可通过或计算求解方法——迭代法显然，已知井口条件下诸参数，都要对未知赋初值数Pws，用迭

5、代法试算Pws。（1）首先对赋初值=（2）计算和，并按常规方法计算（3）代入计算公式，计算Pws，直到Pws与赋值间达到精度要求。例:气井测试数据如下:计算气层压力。Pts=15.8585MPa（井口最大关井压力），Tts=294.11K，Tws=344.11K，H=1764.8m，Ppc=4.6334MPa，Tpc=198.2K，γg=0.6求解方法——Cullender和Smith计算方法令，则气井井筒流动方程可改写为、（1）将井深H等分为二，取上面积分展开式的前两项（2）计算Pws分两次进行，首先根据井口已知参数计算中点的压力Pms；之后根据中点

6、已知参数计算井底压力Pws。对于上段油管对于下段油管（3）分别计算Pms、Pwh，上段需要迭代法计算下段利用Cullender和Smith方法，重新计算上例，求解方法——Aziz计算方法解题思路（1）积分用数值积分近似替换解题思路（2）牛顿迭代格式例题：用Aziz计算方法重做例3-1一、流动气柱对于流动气柱，流动方程：1、平均温度和平均压缩系数计算法已知Ptf，计算Pwf，仍要用迭代法求解，注意如下两点：（1）估计初值仍用下式（2）气体在管内流动，沿线气体压力呈抛物线分布，因此油管平均压力应用下式计算：例题：已知气井定产测试数据如下：qsc=14.58

7、3*10^4m³/d，d=0.0507m，γg=0.6，H=1737.36m，Ttf=301.33Twf=344.11K，Ptf=14.6312MPa，Ppc=4.6335MPa，Tpc=198.9K，e=0.m。用平均温度和平局压缩系数法计算井底流动压力第三节斜井和注气井井底压力计算一、斜井讨论一口斜井（纯气井）计算井底压力。L表示实测的斜管场，H表示实际的垂向深度，L与H之间的关系如图：将此关系式代入式得：同样进行状态、单位的换算，忽略dW，最后可得——斜井特征项1、平均温度和平均压缩系数计算方法对于斜井可得或