氣井管流及節(jié)流動(dòng)態(tài)(已修改)
2025-02-01 07:48 本頁(yè)面
【正文】 氣井管流及節(jié)流動(dòng)態(tài) 本 章 主 要 內(nèi) 容 第一節(jié) 氣相管流的基本方程 第二節(jié) 氣相管流壓降計(jì)算方法 第三節(jié) 氣液兩相管流簡(jiǎn)介 第四節(jié) 氣體通過(guò)油嘴的流動(dòng) 第五節(jié) 產(chǎn)水采氣井兩相管流壓降優(yōu)化模型 本章目的：確定 pws、 pwf 當(dāng) pR一定時(shí) ， qsc由 pwf直接控制 ， 間接由ptf控制 。 地層流入動(dòng)態(tài)： qsc＝ f(pwf)pR 油管流動(dòng)動(dòng)態(tài)：井口壓力一定時(shí) ， 產(chǎn)量與井底壓力的關(guān)系 。 qsc＝ f(pwf)ptf 方法：井下壓力計(jì)測(cè)量，計(jì)算方法 本章難點(diǎn)重點(diǎn) 難點(diǎn) – 管流的基本能量方程 – 靜止氣柱井底壓力計(jì)算原理和方法 – 流動(dòng)氣柱井底壓力計(jì)算原理和方法 – 多相管流計(jì)算 – 嘴流的流態(tài) 重點(diǎn) – 管流主要壓力損失項(xiàng) – 靜止氣柱井底壓力計(jì)算基本方法和步驟 – 流動(dòng)氣柱井底壓力計(jì)算基本方法和步驟 – 嘴流的流態(tài)劃分和相應(yīng)的流量與壓力的關(guān)系 基本概念 井口流出曲線(xiàn)：某一已知地層壓力下井口流壓與產(chǎn)量的關(guān)系（反映地層壓力一定時(shí)的氣井井口產(chǎn)能特性） . 第一節(jié) 氣體穩(wěn)定流動(dòng)能量方程 一 、 氣體穩(wěn)定流動(dòng)能量方程 – 思路：整個(gè)系統(tǒng)的能量變化的代數(shù)和為零 。 （ 流入和流出系統(tǒng)能量之和等于系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化 。 ） z z+dz L H=Lsinθ θ –式中： ΔE內(nèi)能 變化 ， J／ kg ΔPν膨脹或壓縮功 ， J／ kg Δ(u2/2)動(dòng)能變化 ， J／ kg gΔH位能變化 ， J／ kg q系統(tǒng)熱量損失 ， J／ kg w外界對(duì)系統(tǒng)作功 ， J／ kg ? ? 0qwPHg2uE2???????????????????二、能量方程的表達(dá)式 微分式 Lw：氣體流經(jīng)管道、閥門(mén)和其它管件，由于摩阻產(chǎn)生的能量損失， J/kg 在忽略作功時(shí)， 并考慮沿管軸向下為正 ，上式可寫(xiě)成壓力梯度的形式： 0????? wdLdwg d Hu d udP?dzdLdzduugdzdp w???? ??? s i n重力梯度 加速度梯度 摩阻梯度 Duf 22三、按動(dòng)量方程計(jì)算推導(dǎo) 思路 – 作用于控制體的外力應(yīng)等于流體的動(dòng)量變化 – 外力 質(zhì)量力（重力）沿管軸的分力 壓力變化 管壁摩擦阻力（與氣體流向相反） 如果取從井底向上為計(jì)算方向 – 動(dòng)量變化 dtduA dL??? s ing A d L?AdpppA )( ??D d L?? ??單位面積上的摩擦力 把質(zhì)量力、壓力變化和管壁摩擦力代入 ADdzduugdzdp ????? ????? s i n242uf ??? ??Dufdzduugdzdp2s i n2???? ????總壓降梯度 重力壓降梯度 動(dòng)能壓降梯度 摩阻壓降梯度 摩阻系數(shù) f的定義： – 摩阻系數(shù)是一無(wú)因次量 ， 反映管壁剪切應(yīng)力對(duì)摩阻壓降的影響程度 。 – Moody： f＝ f（ Re， e／ d） 2/4/4/2uf w????單位體積動(dòng)能管壁剪應(yīng)力四、單相管流摩阻系數(shù) f 四、單相管流摩阻系數(shù) f 摩阻系數(shù)是雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的函數(shù) 。 １ 、 雷諾數(shù) Re – 定義： Re＝慣性力／粘滯力＝ ρguD／ μg SI單位制 – 思考題：怎樣將 SI單位轉(zhuǎn)換為法定單位 ？ ?實(shí)用式 – 關(guān)鍵： u(m/s)→ qsc(sm3/d)， μg ()→(mPa .s) – 思路： 四、單相管流摩阻系數(shù) f 4/86400 2DBqu gsc?? Z R TMp??gM ??scscg pTZTpB ?DqR scge?? ??? m m3/d 兩個(gè)基本概念 絕對(duì)粗糙度 e – 按比例均勻分布和篩選過(guò)的緊密壓實(shí)的砂粒平均突出的高度 相對(duì)粗糙度 – 絕對(duì)粗糙度 e與管子內(nèi)徑 D的比值 摩阻系數(shù)圖 Moody 摩阻系數(shù) 分區(qū)： 層流 過(guò)渡流 紊流 : – 光滑區(qū) – 混合摩阻區(qū) – 完全粗糙區(qū) 實(shí)用摩阻系數(shù)公式 – (1)、 Colebrook公式是最基本的公式 。 需迭代計(jì)算 f， 適用于紊流的光滑管 、 過(guò)渡區(qū)及完全粗糙區(qū) 。 ???????????fRDef e1– (2)、 Jain公式 ， 不需迭代計(jì)算 f。 與 Colebrook公式相比 ， 誤差 在 1％ 。 ???????????1eRDef第二節(jié) 氣相管流壓降計(jì)算方法 一 、 井底靜壓計(jì)算 １ 、 思路： (SI單位制 )， 取沿井筒向下為 z軸正方向 DfugdzduudzdP2s i n2???? ???２ 、 垂直管 井底靜壓計(jì)算 簡(jiǎn)化條件 u=0， θ=90176。 ， sinθ=1 氣體垂直管流動(dòng)基本公式： (SI單位制 ) gdzdP ?? gdzdp??Z R TpZ R TpM gg ????二 、 靜止氣柱 – 由上兩式得 – 能量分析：僅存在重力項(xiàng) ， 摩阻項(xiàng)和動(dòng)能項(xiàng)為零 。 ?? ?HgppdzdppZTwsts 003 ?gdzRdppZT g??– 應(yīng)用條件：垂直 ， 關(guān)井或 qsc＝ 0 – 思考題：怎樣求解上式 ， 獲得 pws＝ f(pts)？ – 關(guān)鍵：怎樣對(duì)上式左邊積分 。 ZT／ p＝ f（ p， T） 平均溫度偏差系數(shù)法 (1)、
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