最新采油工程課程設(shè)計-文庫吧
2025-09-14 16:27 本頁面
【正文】 井筒多相管流計算包括兩部分：（ 1）由井底向上計算至泵入口處； （ 2）油管內(nèi)由井口向下計算至泵出口處。 1）由井底向上計算至泵入口處，計算下泵深度 Lp。采用深度增量 迭代方法，首先估算迭代深度。在本設(shè)計中為了減小工作量，采用只迭代一次的方法。計算井筒多相管流時，首先計算井筒溫度場、流體物性參數(shù)，然后利用 Orkiszewski方法判斷流型，進(jìn)行壓力梯度計算，最后計算出深度增量和下泵深度 Lp。 按深度增量迭代的步驟 : 井底流壓 12Mpa，假設(shè)壓力降為 Mpa；估計一個對應(yīng)的深度增量 h? =40m，即深度為 1960m 。 由井溫關(guān)系式可以計算得到該處的井溫為： ℃。 平均的壓力和溫度： T =（ 90+） /2=℃。平均壓力 P = Mpa。由平均壓力和平均溫度計算的得到流體的物性參數(shù)為：溶解油氣比 RS = ； 原油體積系數(shù) B 0 = 原油密度 P 0 =； 油水混合液的密度 P z =； 死油粘度μ od =*10 4? ； 活油粘度μ O =*10 4? ； 水的粘度μ w =*10 4? ； 液體的粘度μ = *10 4? ；天然氣的壓縮因子 Z=； 天然氣的密 度 g?? 。以上單位均是標(biāo)準(zhǔn)單位。 由以上的流體物性參數(shù)判斷流型： 不同流動型態(tài)下的 m? 和 f? 的計算方法不同，為此，計算中首先要判斷流動形態(tài)。該方法的四種流動型態(tài)的劃分界限如表 1 所示。 表 1 流型界限 流動型態(tài) 界 限 泡 流 Btg Lqq? 段 塞 流 SgBtg LvLqq ?? , 6 過 渡 流 SgM LvL ?? 霧 流 Mg Lv? 其中 BL = 2/t Dn 且 BL （如果 BL ，則取 BL =）； SL =50+36 gv gtqq； ML =75+84 （ gv gtqq） 。 由計算得到，由于該段的壓力大于飽和壓力的值，所以該段的流型為純液流。 計 算 該 段 的 壓 力 梯 度 dhdP 。由 壓 力 梯 度 的 計 算 公 式 ：mmmmf dvvdhgdhdP ??????? m? =； f? =計算對應(yīng)于 P? 的該段管長 (深度差 ) 計h? 。 ⑥ 將第 ?步計算得的 計h? 與第②步估計的 h? 進(jìn)行比較，兩者之差超過允許范圍，則以新的 h? 作為估算值，重復(fù)②～⑤的計算，使計算的與估計的 h? 之差在允許范圍 ? 內(nèi)為止。該過程之中只迭代一次。 2）由井口向下計算至泵出口處，計算泵排出口壓力 PZ。采用壓力增量迭代方法，首先估算迭代壓力。同樣為了減小工作量，也采用只迭代一次的方法。計算井筒多相管流時，首先計算井筒溫度場、流體物性參數(shù)，然后利用 Orkiszewski方法判斷流型，進(jìn)行壓力梯度計算，最后計算出壓力增量和泵排出口壓力 PZ。 按壓力增量迭代的 步驟 ①已知任一點 (井底或井口 )的壓力 0P ， 選取合適的深度間隔 h? (可將管 L 等分為 n 段 )。 ②估計一個對應(yīng)于計算間隔 h? 的壓力增量 P? 。 ③計算該段的 T 和 P ，以及 P 、 T 下的流體性質(zhì)參數(shù)。 7 ④計算該段壓力梯度 odhdP?????? ⑤計算對應(yīng)于 h? 的壓力增量 oi dhdPhP ????????? ⑥比較壓力增量的估計量 P? 與計算值 iP? ，若二者之差不在允許范圍內(nèi)，則以計算值作為新的估計值，重復(fù)第②～⑤步，使兩者之差在允許范圍 o? 之內(nèi)為止。 ⑦計算該段下端對應(yīng)的 深度 iL 和壓力 iP hiLi ??? ???? i ioi PPP 1 ⑧以 iL 處的壓力 iP 為起點壓力重復(fù)第②～⑦步，計算下一段的深度 1?iL 和壓力 1?iP ，直到各段累加深度等于或大于管長 L 時為止。 計算氣 液兩相垂直管流的 Orkiszewski 方法 本設(shè)計井筒多相流計算采用 Orkiszewski方法。 Orkiszewski 法提出的四種流動型態(tài)是泡流、段塞流、過渡流及環(huán)霧流。如圖 1 所示。在處理過渡性流型時，采用內(nèi)插法。在計算段塞流壓力梯度時要考慮氣相與液體的分布關(guān)系。針對每種流動型態(tài)提出了存容比及摩擦損失的計算方法。 圖 1 氣液混合物流動型態(tài) (Orkiszewski) 由前面垂直管流能量方程可知，其壓力降是摩擦能 量損失、勢能變化和動能 8 變化之和。由式 (236)可直接寫出多項垂直管流的壓力降公式： mmmmf dvvdhgdhdP ??????? (26) 式中 P —壓力， Pa； f? —摩擦損失梯度， Pa/m； h —深度， m； g —重力加速度， m/s2； m? —混合物密度， kg/m3； mv —混合物流速， m/s。 動能項只是在霧流情況下才有明顯的意義。出現(xiàn)霧流時，氣體體積流量遠(yuǎn)大于液體體積流量。根據(jù)氣體定律，動能變化可表示為： dpPA qWdvv p gtmmm 2??? (27) 式中 pA —管子流通截面積， m2； tW —流體總質(zhì)量流量， kg/s； gq —氣體體積流量， m3/s。 將式 (27)代入式 (26)，并取 khdh ??? ， kpdP?? ， mm ??? ， PP? 經(jīng)過整理后可得： ??kPkpgtfm hPAqWg ??? ]1[ 2?? (28) 式中 kP? —計算管段壓力降， Pa； kh? —計算管段的深度差， m； P —計算管段的平均壓力， Pa。 不同流動型態(tài)下的 m? 和 f? 的計算方法不同 ,下面按流型分別介紹。 (1)泡流 平均密度 ggLLm HH ????? ? ? ggLg HH ????? 1 1?? gL HH 9 式中 gH —氣相存容比 (含氣率 )，計算管段中氣相體積與管段容積之
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