采气工程多媒体(下)课件.ppt

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1、第五章气井井筒和地面管流动动态预测气体通过油管和油嘴的流动是气井生产系统中的重要流动过程。热力学第一定律、能量守恒方程，是分析气井系统中单相气体管流和气液两相管流规律的基础。本章重点介绍干气井井底静压、流压、嘴流计算以及存在液相时井底流压的校正。基础知识1、基本方程v+dvz+dzdzzp+dpτwpvzρgAdzθ稳定一维气相流动将气相管流考虑为稳定的一维问题。在管流中取一控制体（如图示），以管子轴线为坐标轴z，规定坐标轴正向与流向一致。定义管斜角θ为坐标轴z与水平方向的夹角。基础知识连续性方程假设无流体

2、通过管壁流出和流入，由质量守恒得连续性方程即G=vA=常数上式表示任意管子截面z上气体质量流量均保持不变。式中——气体密度，kg/m3；v——气体流速，m/s；A——管子流通截面积，m2；D——管子内径，m；G——气体质量流量，kg/s；v——流过单位截面积的气体质量流量，kg/(m2·s)。对于等径油管，ρv为常数。基础知识动量方程方程作用于控制体的外力应等于流体的动量变化：作用于控制体的外力∑Fz包括：质量力（重力）沿z轴的分力－gAdzsinθ压力pA－(p+dp)A管壁摩擦阻力（与气体流向相

3、反）－τwπDdzτw——流体与管壁的摩擦应力(单位面积上的摩擦力)，Pa；πD——控制体的周界长，m；p——压力，Pa；g——重力加速度=9.81m/s2；θ——管斜角，度。基础知识动量方程即为压力梯度方程上式总压降梯度可用下式表示为三个分量之和，即重力、摩阻、动能压降梯度(分别用下标g、f和a表示）。其中动能项较前两项甚小，在工程计算中往往可忽略不计。基础知识应该强调，坐标轴z的正向与流体流动方向一致。管子的倾角θ规定为与水平方向的夹角，对于垂直气井θ=90°,sinθ=1。在气井管流计算时往往是已知地

4、面参数，计算井底静压和流压，习惯上是以井口作为计算起点（z=0），沿井身向下为z的正向，即与气井流动方向相反。此时，压力梯度取“+”号。第一节、干气井井底压力计算第二节、气液井拟单相流井底压力计算第三节、气水同产井井底压力计算第四节、气井井筒温度计算第五节、节流装置处的压力、温度变化预测第六节、集输气管流计算第五章气井井筒和地面管流动动态预测第一节、干气井井底压力计算1、静止气柱的井底压力计算对于静态气柱，动能和摩擦影响为0，方程可以简化为：取H沿井轴向下为正，井口时H=0，可以得到取H沿井轴向上为正，井底

5、时H=0，可以得到：第一节、干气井井底压力计算2、流动气柱的井底压力计算对气体流动，动能损失相对总的能量损失可以忽略不计vdv=0讨论垂直管流，dz=dH第一节、干气井井底压力计算3、气体在环形空间流动时的压力计算方法有效管径（EffectiveDiameter）对于环形空间流动：d2-套管内径，md1-油管外径，m第一节、干气井井底压力计算（1）环形空间的流速及摩阻环形空间摩阻项显然如果选用平均温度和平均压缩系数流动气柱公式，计算环形空间流动时的井底流动压力第一节、干气井井底压力计算（2）雷诺数的计算因牛

6、顿粘滞力与润湿周长有关，故不能直接用deff代入式中计算Re，正确的做法是用下式计算（3）摩阻计算在计算摩阻系数f时，Colebrook公式、Jain公式和Chen公式都可以用。诸式中d用代替deff，但Re必须按上式确定。在气田开采过程中，凝析气、湿气中的重烃和水汽，在油管内会部分冷凝成液相，油管内的流动实为气液两相流。但是，与油井相比较，气液比远远高于油井，流态属雾流，即气相是连续相，液相是分散相。对这类气井，为简化计算，将它视为均匀的单相流，称之为拟单相流。第一节、干气井井底压力计算第二节、气液井拟单

7、相流井底压力计算第三节、气水同产井井底压力计算第四节、气井井筒温度计算第五节、节流装置处的压力、温度变化预测第六节、集输气管流计算第五章气井井筒和地面管流动动态预测第二节、气液井拟单相流井底压力计算拟单相流在计算油管内的压力分布时，直接借鉴单相气流的解题思路和步骤，对气液比大于1780m3/m3的井，用此法处理的结果是令人满意的。凝析气井拟单相流井底压力计算高气水比气井拟单相流井底压力计算油水气同采井拟单相流第二节、气液井拟单相流井底压力计算1、凝析气井拟单相流井底压力计算一般修正方法（1）气体密度的修正γ

8、w-复合气体相对密度；Rg-地面总的生产气油比，m3/m3;M0-凝析油的平均相对分子质量；γ0-凝析油相对密度；γg-凝析气相对密度；qTG-凝析油罐日逸出气量，m3/d；γTG-凝析油罐气相对密度第二节、气液井拟单相流井底压力计算一般修正方法（2）气体压缩系数的修正再按常规方法确定压缩系数（3）气体流量的修正主要是将凝析油折算成标准状态下的气体体积，称为凝析油的相当气相体积，用符号qEG表示，单位是Sm3/m