非牛顿流体在配注器波纹杆环空中流动的数值模拟 被引量：12

1

作者 孟令尊 崔海清 +1 位作者 崔金哲 张强 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2006年第3期30-33,共4页

按照3种波纹配注器的实际尺寸,建立了波纹环空流道的模型,调入CFD计算软件PHOENICS的VR编辑环境中,在柱坐标系下,采用局部加密正交网格,应用非牛顿流体的幂律模式和k-ε湍流模型,计算了不同流性指数的非牛顿流体的流动,给出了非牛顿流... 按照3种波纹配注器的实际尺寸,建立了波纹环空流道的模型,调入CFD计算软件PHOENICS的VR编辑环境中,在柱坐标系下,采用局部加密正交网格,应用非牛顿流体的幂律模式和k-ε湍流模型,计算了不同流性指数的非牛顿流体的流动,给出了非牛顿流体流场的速度和压力分布曲线;并对比了3种不同形状的波纹环空非牛顿流场特性,讨论了锤体数、流性指数、流道形状对流动特性的影响.计算结果表明:锤体数、流性指数及流道的形状对压力分布的影响很大.该计算结果对波纹环空流道的形状选择具有指导意义. 展开更多

关键词 非牛顿流体 数值模拟 环空流 CFD 模型 流动特性

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水平井筒变质量环空流压降分析模型 被引量：6

2

作者 吴宁 宿淑春 +2 位作者 陈超 王晓翠 张琪 《西安石油学院学报（自然科学版）》 2001年第6期16-18,共3页

在常规管道环空流流型压降分析的基础上 ,考虑管壁存在入流或出流对于环空流流型压降的影响 ,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,得到水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降计算方法 .计算结果表明 :水平井筒气液... 在常规管道环空流流型压降分析的基础上 ,考虑管壁存在入流或出流对于环空流流型压降的影响 ,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,得到水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降计算方法 .计算结果表明 :水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降大于常规水平管道的压降 ;入流量越大 ,压降越大 ;管径越大 ,压降越小 ;要计算整个水平段压力分布 。 展开更多

关键词 油气井 水平井筒 气液两相 环空流 变质量 流型质降 分析模型

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非牛顿流体石油管流动研究进展及建议 被引量：6

3

作者 李孝军 刘永刚 +1 位作者 林凯 刘文红 《石油管材与仪器》 2016年第3期8-14,共7页

从研究非牛顿流体流动数学模型及其求解方法、原油圆管分层流与非定常流、环空管流流动规律、非牛顿流体流动流态判别及非牛顿流体流动实验等5个方面,综述了21世纪始10余年国内外非牛顿流体石油管流动现状。非牛顿流体流动本构方程的建... 从研究非牛顿流体流动数学模型及其求解方法、原油圆管分层流与非定常流、环空管流流动规律、非牛顿流体流动流态判别及非牛顿流体流动实验等5个方面,综述了21世纪始10余年国内外非牛顿流体石油管流动现状。非牛顿流体流动本构方程的建立和流变参数的确定,是研究非牛顿流体流动和流变特性的基础,对发展非牛顿流体力学理论和解决生产技术问题都至关重要。总结前人研究成果的基础上,根据非牛顿流体石油管流动的发展状况,提出将高分子材料学、电磁场理论、弹塑性力学理论、混沌学、现代计算机有限元数值模拟等学科与高等流体力学相结合的方式,寻求非牛顿流体管流流动中分层流混输技术、非定常流动稳定性与流动规律、环空紊流流动规律和流态判据的相关性与合理性等亟待解决问题的思路。 展开更多

关键词 非牛顿流体 数学模型 管流 环空流 流态 仿真试验

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钻井液流动稳定性判别新方法 被引量：2

4

作者 贺成才 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2003年第2期6-8,共3页

在钻井、固井作业中工作液基本都符合非牛顿流体的本构模型,因而研究非牛顿流体的稳定性判别方法对于科学设计钻井、固井等水力参数、避免在作业中出现不希望出现的流态具有重要意义。在全面分析了现有流体稳定性判别方法基础上,提出了... 在钻井、固井作业中工作液基本都符合非牛顿流体的本构模型,因而研究非牛顿流体的稳定性判别方法对于科学设计钻井、固井等水力参数、避免在作业中出现不希望出现的流态具有重要意义。在全面分析了现有流体稳定性判别方法基础上,提出了应用圆管和环空断面平均剪切率与平均剪切力而得断面平均视粘度的方法,应用该方法建立了一种新的判别非牛顿流体稳定性的方法。利用文献中的实验数据对非牛顿流体稳定性判别新方法的验证结果表明,该方法符合流体流动本质,并且与雷诺数定义的本义相符,比普通方法相对误差小,可以用于钻井水力参数设计施工。 展开更多

关键词 钻井液 流动稳定性 石油钻井 判别方法 非牛顿流体 雷诺数 圆管 环空流

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油管内偏心抽油杆下冲程阻尼系数研究 被引量：2

5

作者 刘巨保 张强 罗敏 《石油矿场机械》 2008年第1期1-5,共5页

基于ANSYS软件的流固耦合分析方法,选取局部抽油杆、油管和采出液为研究对象,将采出液处理为牛顿流体,计算了不同偏心抽油杆在采出液作层流和湍流流动时的阻尼系数。计算结果表明,在抽油杆与油管同心、采出液作层流时,求得的阻尼系数与... 基于ANSYS软件的流固耦合分析方法,选取局部抽油杆、油管和采出液为研究对象,将采出液处理为牛顿流体,计算了不同偏心抽油杆在采出液作层流和湍流流动时的阻尼系数。计算结果表明,在抽油杆与油管同心、采出液作层流时,求得的阻尼系数与理论解的相对误差为0.60%,证明所建模型和求解方法的合理性;随着抽油杆偏心度的增加,油管内采出液压降和抽油杆阻尼系数均呈下降趋势,作用在抽油杆上的阻力也沿圆周方向不均匀分布,在环空宽间隙的速度梯度和阻力比窄间隙的大;当采出液作层流流动时,阻尼系数由同心时的0.127 4下降到偏心度50%时的0.119 5,而作湍流流动时,阻尼系数由同心时的0.316 9下降到偏心度50%时的0.261 3,为抽油杆下冲程阻力分析计算提供了理论依据。 展开更多

关键词 抽油杆 偏心度 环空流 阻尼系数

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赫-巴流体稳定性参数Z的解析解分析 被引量：1

6

作者 李孝军 练章华 +3 位作者 陈小榆 雍开平 赵建 李敏 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2010年第1期57-60,共4页

对于非牛顿流体的流动,用流体的稳定性参数Z作为判别流态的依据,特别是在过渡区,比雷诺数判据更符合实际情况.采用分层雷诺数的概念,求出赫-巴(H-B)流体在流道中最易失稳的位置,并从H-B模式出发,分别推导在圆管流动、同心环空流动、偏... 对于非牛顿流体的流动,用流体的稳定性参数Z作为判别流态的依据,特别是在过渡区,比雷诺数判据更符合实际情况.采用分层雷诺数的概念,求出赫-巴(H-B)流体在流道中最易失稳的位置,并从H-B模式出发,分别推导在圆管流动、同心环空流动、偏心环空流动下其稳定性参数Z的解析解.为验证H-B流体稳定性参数Z的解析解的正确性,将其简化为对应的牛顿、幂律、宾汉模式下的稳定性参数Z的解析解.而且,该模式在判别流体流态时,无需判别流体模式,为计算机编程提供了可用的综合解析式.依据管流,修正同心与偏心环空流动的稳定性参数Z的解析解,可提供接近工程实际流体的流态判据,为现场钻井液的合理使用提供理论依据. 展开更多

关键词 赫巴流体 稳定性参数 管流 环空流

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湿蒸汽环空流经水平冲击式三通的分相现象

7

作者 Chi.,S－F 齐高岱 《世界石油科学》 1994年第2期41-49,共9页

关键词 注蒸汽 驱油 环空流 分相

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现场证实的小井眼环空流预测模型

8

作者 Carta.,V 汪海阁 《国外钻井技术》 1996年第6期28-34,共7页

关键词 小井眼钻井 环空流 模型 预测

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小间隙井注水泥环空流动计算方法与应用 被引量：9

9

作者 徐璧华 刘文成 杨玉豪 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期90-94,共5页

非常规井身结构中小间隙与小井眼段的注水泥环空流动与常规井眼有很大出入,采用常规流动计算方法来分析小间隙流动,则会造成很大的误差,影响到作业安全。为此,分析了小间隙对环空流态、流动阻力的影响,从理论上系统研究了小间隙注水泥... 非常规井身结构中小间隙与小井眼段的注水泥环空流动与常规井眼有很大出入,采用常规流动计算方法来分析小间隙流动,则会造成很大的误差,影响到作业安全。为此,分析了小间隙对环空流态、流动阻力的影响,从理论上系统研究了小间隙注水泥流动的流态判别、偏心效应系数、摩阻系数等关键参数的计算方法,并提出了相应的修正方法:小间隙环空的水泥浆流变参数计算,应使用旋转黏度计600转和300转的读值进行流变参数计算,进而综合考虑流态、偏心、环空尺寸等影响因素,将环空进行分段,建立了深井固井环空流动摩阻计算模型。在中国西部地区应用了5口小间隙井,固井套管下入深度达到6 000m,小间隙井段长度达到2 000m,采用该修正方法计算的压力值和实际施工压力值的误差控制在1.5MPa以内,很好地满足了生产要求。 展开更多

关键词 小间隙井 小井眼段 注水泥 环空流动 流态判别 偏心效应 摩阻系数 环空流动压力计算

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浅析水射流辅助破岩在石油钻井中的应用 被引量：1

10

作者 石奇恩 周磊 +2 位作者 陈思杨 杨睿 苏杰 《石化技术》 CAS 2020年第8期241-241,243,共2页

针对水射流辅助破岩机理进行了分析,模拟环空流态对井壁稳定性影响。结合研究结果在页岩油区块进行现场试验应用。

关键词 水射流 联合破岩 环空流态 页岩油

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基于双曲模型微小井眼连续管环空流阻计算分析

11

作者 侯学军 宋洪奇 +4 位作者 金锐 张辉 钱锋 王郑库 高鹏 《石油机械》 北大核心 2019年第6期108-113,共6页

国内对环空流阻的研究大多是针对常规井眼钻井,完全针对 89.0 mm微小井眼CT钻井的环空流阻计算的研究相对较少。鉴于此,以 89.0 mm微小井眼为例,基于不同的连续管管径、连续管井深、环空流速和偏心度等参数,采用数值模拟的方法,运用双... 国内对环空流阻的研究大多是针对常规井眼钻井,完全针对 89.0 mm微小井眼CT钻井的环空流阻计算的研究相对较少。鉴于此,以 89.0 mm微小井眼为例,基于不同的连续管管径、连续管井深、环空流速和偏心度等参数,采用数值模拟的方法,运用双曲模型对微小井眼连续管环空流阻进行计算分析,得出微小井眼连续管环空流速随连续管管径、井深、流速、偏心度的变化规律,从而实现对微小井眼连续管环空流阻与各个参数相互关系的定量描述。分析结果表明:连续管钻井过程中采用较小尺寸连续管、保证携岩下的较小流速可有效降低连续管环空流阻;通过现场试验与计算的对比分析,优选了满足地面额定泵压与携岩最小流速条件下的最佳流速范围。研究结果可为解决微小井眼连续管钻井流阻大的问题提供参考。 展开更多

关键词 双曲模型 微小井眼 连续管 环空流阻 数值模拟

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欠平衡钻井环空多相流井底压力计算模型 被引量：31

12

作者 周英操 高德利 刘永贵 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期96-99,共4页

随着欠平衡钻井技术的发展,对井底负压值精确控制的要求越来越高,目前已经开发了随钻井底压力测量仪器。对井底压力的大小实测发现,原有的气液两相流井底负压控制计算模型的计算误差较大,达到13%。为此,在H.V.Nickens所建立的钻井过程... 随着欠平衡钻井技术的发展,对井底负压值精确控制的要求越来越高,目前已经开发了随钻井底压力测量仪器。对井底压力的大小实测发现,原有的气液两相流井底负压控制计算模型的计算误差较大,达到13%。为此,在H.V.Nickens所建立的钻井过程气侵时的两相流模型基础上,建立了直井环空多相流井底压力流动型态新的计算模型。该模型充分考虑了岩屑固相和多相加速度压降的影响,精度较高,利用深层欠平衡钻井实测数据,计算表明误差小于3%,为欠平衡设计计算与精确控制井底负压值提供了理论依据。 展开更多

关键词 直井 欠平衡钻井 环空多相流 井底压力 计算模型

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高含硫化氢天然气气侵时的溢流特性 被引量：21

13

作者 孙宝江 宋荣荣 王志远 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期73-79,共7页

以四川某高含H2S气体的气井井身结构及钻井工况为基础,针对高含H2S气井溢流时的特点,考虑H2S在水中的溶解度,建立溢流期间环空各相流体的质量和动量守恒方程,并用有限差分法对方程进行求解。结果表明:H2S在井底的溶解度远大于CH4的,在... 以四川某高含H2S气体的气井井身结构及钻井工况为基础,针对高含H2S气井溢流时的特点,考虑H2S在水中的溶解度,建立溢流期间环空各相流体的质量和动量守恒方程,并用有限差分法对方程进行求解。结果表明:H2S在井底的溶解度远大于CH4的,在距井口约360 m开始大量析出;H2S的含量越高,气体在上升过程中密度变化越大,气体开始剧烈膨胀的位置越接近井口;井底侵入气体量相同的情况下,H2S的含量越高,气体的膨胀倍数越大,泥浆池增量也越大,同时,刚开始气侵时H2S含量越高气相的体积分数越小,而到达井口后H2S的含量越高气相的体积分数越大,导致溢流检测的难度和井控的危险程度增加;高含H2S气井溢流时井底压力的下降值、泥浆池增量、关井套压小于纯烃类的,不能反映真实的气侵程度,而且随着时间的增加情况会更严重;高含H2S气侵时压井过程中套压值与纯烃类的相差不大,因此可以在井口施加一定的压力,抑制H2S气体的膨胀,减缓井喷事故的发生。 展开更多

关键词 气井 气侵 H2S 环空多相流 溢流

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旋流扶正器作用下环空螺旋流场压降研究 被引量：12

14

作者 舒秋贵 刘崇建 +1 位作者 刘孝良 陈英 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期86-87,共2页

在油气井固井注水泥顶替技术中,使用旋流扶正器不仅可提高套管居中度,还能改变环空流体流速剖面,使流体做螺旋运动,螺旋顶替方式有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚滤饼驱替干净,从而提高固井质量。液体螺旋流动方式改变了轴向流... 在油气井固井注水泥顶替技术中,使用旋流扶正器不仅可提高套管居中度,还能改变环空流体流速剖面,使流体做螺旋运动,螺旋顶替方式有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚滤饼驱替干净,从而提高固井质量。液体螺旋流动方式改变了轴向流场压降的分布规律,展开螺旋流场压降的研究对注水泥安全施工有着重要意义。文章在实验的基础上,推导出了环空螺旋流场压降的计算公式,实验结果表明:环空螺旋流场的压降呈非线性衰减,且在同等条件下大于一维轴向流场的压降值,注水泥施工设计时应对其予以足够重视。 展开更多

关键词 旋流扶正器 环空螺旋流 衰减 阻力损失 压降 固井 注水泥

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环空窜流的类型及成因 被引量：12

15

作者 张兴国 杜成良 +1 位作者 李跃明 宋辉光 《西部探矿工程》 CAS 2006年第10期113-114,共2页

固井的主要目的是实现层间封隔,而环空窜流直接导致水泥环层间封隔失败,因此,要实现固井的目的,就必须有效防止环空窜流。对环空窜流的类型、成因及固井质量影响因素进行了较为详细、全面的分析,以在固井工程设计时就对其进行全面的考虑... 固井的主要目的是实现层间封隔,而环空窜流直接导致水泥环层间封隔失败,因此,要实现固井的目的,就必须有效防止环空窜流。对环空窜流的类型、成因及固井质量影响因素进行了较为详细、全面的分析,以在固井工程设计时就对其进行全面的考虑,并在固井注水泥过程中采取有效措施予以控制,从而控制固井质量影响因素、掐断环空窜流的形成渠道、有效防止环空窜流而获得优良的固井质量。 展开更多

关键词 固井 环空窜流 固井质量

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水合物藏钻探中的环空多相流溢流特性研究 被引量：10

16

作者 王志远 孙宝江 +2 位作者 高永海 马永乾 宋荣荣 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2010年第1期129-140,共12页

含天然气水合物相变的环空多相流动问题是天然气水合物藏钻探过程中井筒流体力学问题的一个关键.考虑天然气水合物的相变,建立了溢流期间环空各相流体的连续性方程、动量方程以及能量方程.模拟计算结果表明:溢流期间,天然气水合物的生... 含天然气水合物相变的环空多相流动问题是天然气水合物藏钻探过程中井筒流体力学问题的一个关键.考虑天然气水合物的相变,建立了溢流期间环空各相流体的连续性方程、动量方程以及能量方程.模拟计算结果表明:溢流期间,天然气水合物的生成区域会随着循环流量的增大或抑制剂浓度的提高而减小,可通过增大流量和抑制剂浓度使水合物的生成区域脱离海底,减小防喷器管线被堵塞的危险;水合物的生成使环空中气体体积分数降低,泥浆池增量减小,给溢流检测带来延迟;当检测到有气侵发生时,水合物藏分解速率比较小时,井筒中生成水合物的可能性要比分解速率大的情况下更为严重;水合物相变对井底压力的影响较小,在工程中计算井底压力时可以忽略;由于天然气水合物的生成使得关井套压值不能真实反应气侵情况,而且随着时间的增加情况会更加严重. 展开更多

关键词 环空多相流 相变 天然气水合物 溢流

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压裂过程中射孔段水泥环力学响应规律 被引量：9

17

作者 赵效锋 管志川 +3 位作者 张晗 廖华林 孙宝江 周月波 《断块油气田》 CAS 北大核心 2017年第5期695-699,共5页

针对压裂过程中射孔段水泥环完整性失效,导致压裂中出现环空窜流,从而无法有效改善储层渗流能力的问题,通过建立射孔段套管-水泥环有限元模型,对压裂过程中射孔段水泥环力学响应进行了分析,并研究了不同射孔参数对射孔段水泥环的力学影... 针对压裂过程中射孔段水泥环完整性失效,导致压裂中出现环空窜流,从而无法有效改善储层渗流能力的问题,通过建立射孔段套管-水泥环有限元模型,对压裂过程中射孔段水泥环力学响应进行了分析,并研究了不同射孔参数对射孔段水泥环的力学影响规律。结果表明:压裂过程中射孔段水泥环孔眼周围存在明显的应力集中和孔间应力干扰现象;压裂过程中固井一界面较二界面更容易产生密封性问题;射孔段水泥环应力分布与射孔相位角有密切关系,应尽量选取90°相位角螺旋射孔方式射孔;射孔孔径的增加对射孔段水泥环应力分布影响不大,为增加单孔泄油面积,可在小范围内增加射孔孔径;射孔密度对水泥环应力的影响要大于射孔孔径,但射孔密度超过16孔/m以后应力增加幅度会减小,且影响都在一个数量级以内,在有效控制水泥环射孔损伤的前提下可有限度地增加射孔密度。该研究可为压裂射孔方案制定提供理论依据。 展开更多

关键词 射孔 压裂 水泥环 力学完整性 应力集中 环空窜流

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深水压井井筒瞬态传热及复杂流动行为研究 被引量：8

18

作者 冯剑 许博越 +2 位作者 付建红 李进 Rashid Hasan 《石油机械》 北大核心 2021年第2期1-6,共6页

在深水压井循环期间,随着压井液的循环,井筒瞬态温度场不断变化,导致环空多相流动行为变化复杂,进而影响压井过程中的井筒压力分布。为快速准确地预测深水压井过程中不同循环时间和压井排量下的井筒瞬态温度分布,基于能量守恒原理,综合... 在深水压井循环期间,随着压井液的循环,井筒瞬态温度场不断变化,导致环空多相流动行为变化复杂,进而影响压井过程中的井筒压力分布。为快速准确地预测深水压井过程中不同循环时间和压井排量下的井筒瞬态温度分布,基于能量守恒原理,综合考虑压井液、钻杆、环空、地层、海水以及隔水管之间的热传递,建立了深水压井过程中井筒瞬态温度场解析模型。结合深水压井井筒瞬态传热特征,模拟分析了深水工程师法压井循环期间的井筒压力演变规律以及环空多相流动行为。分析结果表明:深水压井工况下,环空压井液循环温度与静温剖面相差较大,随着循环时间的延长和排量的增加,环空压井液循环温度逐渐偏离静温剖面;压井液温度的变化进一步影响环空自由气体体积波动,导致环空多相流动行为复杂多变。研究结果可为深水压井设计和现场作业提供理论支撑。 展开更多

关键词 深水压井 工程师法 井筒瞬态传热 井筒压力 环空多相流

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用胶凝强度法估计水泥浆防窜能力的室内研究 被引量：7

19

作者 张兴国 郭小阳 杨远光 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期52-55,共4页

如何客观、准确评价水泥浆的防窜能力 ,至今仍是国内外固井界未能很好解决的难题。文章通过室内实验 ,研究了水泥浆有效浆柱压力、气侵阻力与其影响因素间的定量关系 ,并建立了二者在水泥浆凝结过程中的计算模型 ,使环空窜流发生条件得... 如何客观、准确评价水泥浆的防窜能力 ,至今仍是国内外固井界未能很好解决的难题。文章通过室内实验 ,研究了水泥浆有效浆柱压力、气侵阻力与其影响因素间的定量关系 ,并建立了二者在水泥浆凝结过程中的计算模型 ,使环空窜流发生条件得以量化而用以预测、评价水泥浆在凝结过程中的防窜能力 。 展开更多

关键词 油气井 固井 水泥浆 胶凝强度法 环空窜流 防窜 评价方法

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川渝裂缝性地层自动压井环空多相压力波速特性研究 被引量：7

20

作者 孔祥伟 刘祚才 靳彦欣 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第12期1370-1379,共10页

考虑虚拟质量力、环空沿程压力、气液相间阻力、气体滑脱、环空空隙率等因素,基于小扰动理论,提出了裂缝性地层自动压井环空多相压力波速数学模型,结合半显式差分方法,以彭州PZ-5-3D井(垂深5827 m)为实例,对模型编程求解.结果表明:裂缝... 考虑虚拟质量力、环空沿程压力、气液相间阻力、气体滑脱、环空空隙率等因素,基于小扰动理论,提出了裂缝性地层自动压井环空多相压力波速数学模型,结合半显式差分方法,以彭州PZ-5-3D井(垂深5827 m)为实例,对模型编程求解.结果表明:裂缝性地层出气具有段塞流特点,随空隙率增大,压力波速呈现先减小后增大趋势;空隙率在0%至16%区间,压力波速以液弹为主,压力波速呈急剧下降趋势;空隙率在16%至40%区间,压力波速趋于平缓恒定值;空隙率在42%至100%区间,压力波速呈现增大趋势,压力波速以气弹为主;随环空井深减小,环空空隙率减小,压力波速整体呈现减小趋势;随压井循环排气井口回压增大,压力波速整体呈现增大趋势;环空空隙率在0%至13%区间内,气体滑脱速度对压力波速影响不大;环空空隙率在13%至85%区间内,随气体滑脱速度增大,压力波速呈现减小趋势;节流阀调阀时间间隔与井底压力响应时间具有跟随性,随井底压力响应时间增大,调阀时间间隔增大. 展开更多

关键词 裂缝性气藏 自动压井 环空多相流 压力波速 气体滑脱

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