水平井两相流变密度射孔模型研究

综合考虑水平井气液两相流体分层流动特性以及气液两相流体高速通过射孔孔眼所产生的非达西流动效应等因素，基于向井流流动模型和水平井简气液两相分层流动模型，建立了水平井两相流变密度射孔优化模型。通过对所建模型的数值求解，揭示了变密度射孔完井水平井内气液两相分层流动规律，并对模型中产量、地层渗透率等重要参数进行了敏感性分析。结果表明，均匀射孔会导致水平井简跟端的径向流人量大大增加，出现明显的端部效应，而通过调节射孔密度，可以有效地调整水平井生产剖面，尤其对于高渗油藏，变密度射孔能够有效地减缓可能出现的水气锥进，从而提高油田的开发效益。     

水平井气液两相变质量流的流动规律研究

水平井井筒变质量流的流动规律是进行水平井产能预测、油井生产系统优化设计及动态分析的基础。从理论和实验两方面对水平井筒气液两相变质量流的流型判别与压降计算进行了探索性研究 ,建立了分层流、间歇流、分散泡状流和环雾流的流型判别模型以及分层流与间歇流的压降计算模型 ,并绘制了流型图。计算值与实验数据对比表明 ,分层流和间歇流模型与以空气和水为介质的实验结果具有良好的一致性 ,其压力梯度模型的计算值与实验测量值间的平均相对误差为 5 .3% ,大部分误差在 10 %以内 ,说明该计算模型有较高的精度     

水平井气液两相变质量流的流动规律研究

水平井井筒变质量流的流动规律是进行水平井产能预测，油井生产系统优化设计及动态分析的基础。从理论和实验两方面对水平井筒气液两相变质量流的流型判别与压降计算进行了探索性研究。建立了分层流，间歇流，分散泡状流和环雾流的流型判别模型以及分层流与间歇流的压降计算模式，并绘制了流型图，计算值与实验数据对比表明，分层流和间歇流模型与以空气和水为介质的实验结果具有良好的一致性，其压力梯度模型的计算值与实验测量值间的平均相对误差为5.3%。大部分误差在10%以内，说明该计算模型有较高的精度。     

底水驱动油藏水平井油水两相流产能研究

首先利用镜像反应法和势的叠加原理,对底水驱动油藏水平井稳定渗流进行理论研究,得到只有单相油流流动条件下的底水油藏水平井产能公式;在单相油流流动的基础上,以单相流动时的产量作为水平井的初始产量,再应用势的叠加原理和等值渗流阻力法推导出两相流动时的底水驱动油藏水平井产能公式。     

非均质油藏水平井射孔调剖方法

基于渗透率随机性和结构性特点,将非均质渗透率场转化为等效均质渗透率场和沿井筒变化的非均质表皮。在此基础上建立各向异性盒式油藏水平井产液剖面计算模型,提出以均衡产液剖面为目标的非均质油藏水平井变密度射孔调剖方法。从射孔调剖机制出发,系统分析射孔调压范围及影响因素。结果表明:孔密、孔深越小,射孔可调压差范围越大;以均衡产液剖面为目标优化孔密后,低渗区孔密较大,生产压差较高,高渗区孔密较小,生产压差较低,产液剖面均衡性明显改善;近井渗透率变异性越强,孔密波动幅度及变化范围越大,低孔密所占的比例也越大;孔密越低,舍入误差的影响越大,调剖效果越不理想。     

充气欠平衡钻水平井井眼净化规律研究

欠平衡钻井技术由于在提高勘探开发水平、降低钻井成本、避免储层损害等方面的优势,已被广泛应用。然而,采用充气欠平衡钻进的方式,使得水平井段的气液两相流型变化规律复杂化。通过分析水平井段岩屑颗粒受力情况,明确水平井段与直井段岩屑运移规律存在本质的区别,并建立岩屑运移数学模型。通过研究充气欠平衡钻水平井携岩问题,建立水平环空多相流流型判别模型及压降计算数学模型。最后编写计算程序,以实际钻井参数为例,验证模型,并为现场的优化钻井参数提供建议。     

管道内气液两相泡状流k—ε—kg—εg模型

从标准的单相湍流k-ε模型出发,提出了一个任意非正交曲线坐标系下模化管道内气液两相泡状流的k-ε-kg-εg模型。在该模型中,气泡湍动能的耗散受其自身耗散方程的制约,并全面考虑了气泡湍动能本身的对流、扩散、生成和耗散以及与液体之间的耦合作用。该模型在理论上比k-ε模型和k-ε-kp模型更加完善。采用该模型的数值模拟结果与试验数据吻合良好,二者相对误差在计算范围内不超过20％。     

倾斜上升气液两相弹状流模型

基于等效弹单元思想,发展了一组方程,以此来预测生趣及近垂直倾斜上升管中充分发展气液弹状流的流动特性,模型中考虑了界面切应力对液膜运动的影响;并在液弹空隙度预测中引入临界气体夹速度的概念,以此来描述弹状流中在在气泡尾部的混合特性,本文提出的模型这径对液弹空隙度的影响,弹状流模型的计算结果得到实验的验证。     

水平井沿井管射孔蒸汽出流分布的计算模型

为改善水平井沿井管射孔的两相蒸汽出流的均匀性，提高用水平井注蒸汽稠油热采的采收率，建立了半解析计算模型，编制了计算程序。用它计算了沿水平井井管射孔流出的两边相蒸汽质量流量、温度、压力、干度的分布。结果表明：恰当地改变射孔孔径、间距的分布，可以改善井管射孔出流分布的均匀性。参数敏感性分析表明，对井管射孔出流分布的均匀性影响较大的因素依次为：油层渗透率、井管长度和井管内径。     

液幕状气液两相流传热特性的实验研究

针对强化脱硫塔内气液两相流的传热与传质，建立了一种新的气液两相流型——液幕状气液两相流．根据该流型的特点，进行了气液两相传热实验，分析了气液两相流中的温度场分布，并研究了传热系数与液气比之间的关系．结果表明：无论顺流或逆流，在空气流速一定时，传热系数都随着液气比的增大而减小，并且液幕顶部是传热效果最佳的位置，可以组织多层液幕来降低工业成本．得到的传热系数与液气比之间的关联式为工程设计和更深一步的研究工作提供了技术标准．     

大产液量水平气井不同气举方式气液两相流研究

连续气举是产水量大的水平气井重要排采措施,针对现场正举和反举的特点,为揭示气田开发过程中反举条件下油管和正举条件下油套环空内的气液两相流流动规律,分别用水和空气在套管内径为127.3 mm、油管外径为73 mm的油套环空和内径为60 mm的油管内进行了井筒气液两相管流模拟实验,对低压积液气井气举时井筒流动规律进行了研究分析,分析了井筒中气相和液相的体积流量、注气方式等因素对井筒压降和持液率的影响。结果表明：在相同气、液流量条件下,反举时的持液率比正举持液率小;不同气举方式下的井筒压降随注气量的增加呈不同的变化趋势,反举时的井筒压降比同工况下正举的压降大,对于产液量较大且有一定地层能量的气井,推荐采用反举方式进行气井排水采气。     

射孔完井水平井筒变质量流压降规律实验

目前各国学者主要针对注入比对射孔完井水平井筒变质量流压降的影响规律进行研究,而关于射孔相位、射孔直径、射孔密度对水平井筒变质量流壁面摩擦压降、混合压降、总压降影响规律的研究并不系统。因此笔者开展了射孔完井水平井变质量流压降规律实验研究。实验设计了三种射孔相位(45度螺旋射孔、90度螺旋射孔、180度螺旋射孔)、三种射孔直径(10、20、30mm)和三种射孔密度(8、16、24孔/m)、主流雷诺数为1 000~20 000、壁面注入比(单位井筒长度壁面入流量与主流流量的比值)为0.01%~10%。通过实验,研究了射孔相位、射孔直径、射孔密度对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律,同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律。研究结果表明:随着射孔密度和射孔直径增大,壁面摩擦压降和总压降增大,混合压降减小;随着射孔相位增大,混合压降、壁面摩擦压降和总压降均增大;随着壁面注入比的增加,混合压降和加速度压降均增加。同时发现壁面注入比存在一个临界值,当壁面注入比小于此临界值时,混合压降为负值,加速度压降基本为零,总压降小于壁面摩擦压降;当壁面注入比大于此临界值时,混合压降开始为正值,加速度压降随着壁面注入比的增加而显著增加。     

气—液两相流传递研究

阐述了在气－＝液两相流传递研究方面的工作,包括气升式环流系统中的流体力学和传递、降液膜动下的传热和传质、“载气蒸发”技术的研究和开发等。并由研究惰气气冲击冷剂液浴中放热壁面强化冷却的操作机理,提出了“界面汽化热阱增强传热的原理”。     

功率谱熵在垂直于水平流向的气液两相流压差信号中的应用

对垂直于水平流向的气液两相流压差信号进行了实际测量,对采集的信号提取其功率谱熵值.结果表明:压差信号的功率谱熵受外界压力变化影响较小,对两相流流型变化是敏感的,通过分析功率谱熵值随气液两相流气相流速变化趋势,能够较好地揭示水平管道气液两相流流动特性,为两相流流型的准确识别方法提供有价值的参考.     

注入比对水平井筒压降影响规律的研究

采用定常湍流N—S方程，数值模拟了水平井筒湍流变质量流场，通过分析轴线压降和孔眼附近三维流线图，研究注入比对水平井筒压降的影响规律及混合压降产生的机理。结果表明，存在一个临界注入比，当注入比小于临界注入比时，射孔入流流动形式主要表现为紧贴壁面的附体流动，对主流扰动小，此时混合压降很小甚至可以忽略，总压降损失近似等于没有孔眼入流情况下的摩擦压降损失；当注入比大于临界注入比时，孔眼入流可以深入主流并在孔眼下游出现低压分离区，引起混合压降损失，该压降损失随注入比的增大而显著增大，从而导致总压降随注入比增大而急剧增加。     

射孔水平井孔眼分布优化研究

利用油藏流体渗流模型和水平井筒内流体流动模型 ,推导出了油藏井筒流体流动耦合模型 ,在该模型中考虑了两种流动的相互作用和影响。建立了以水平井产量为目标函数、以孔眼分布为决策变量的优化模型 ,将其计算结果与均匀流入剖面、均匀射孔分布的结果进行了对比。由于优化模型中考虑了水平井筒内变质量流的影响 ,从而可为现场水平井的优化设计提供理论依据。     

页岩气藏分段压裂水平井不稳定渗流模型

针对页岩气藏中吸附气和游离气共存的储集方式,基于双重介质模型建立考虑吸附解吸过程的页岩气藏不稳定渗流数学模型,并定义新的参数来表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,利用Laplace变换计算页岩气藏点源解,通过叠加原理得到定产量生产时水平井分段压裂改造后井底压力解,对考虑井筒和表皮系数的影响以及定井底流压生产时水平井动态产能进行分析。结果表明:在开采过程中页岩吸附解吸气量所占比例较大,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间晚,压力导数曲线凹槽更加明显,同时定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,同时页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越小。     

低渗透油藏油水两相渗流研究

用无因次分析法对低渗透岩心的实验数据进行了分析,得出新的低渗透油藏非达西渗流方程,并建立了油水两相渗流的数学模型。通过实例计算,研究了低渗透油藏中储层参数、流体特性以及开采方式等因素对注水开发效果的影响。结果表明,由于非达西渗流的影响,注水开发时容易发生指进现象,而地层倾角的增大可以削弱指进;地层原油粘度的增大会增强开采难度,而地层渗透性能的改善会使油井产能提高。因此,低渗透油藏应加密井网,强化注水以扩大生产压差,从而改善开发效果。