【正文】 7） 兩相混合速度（總表觀速度）混合速度又稱總表觀速度，也叫總平均流速，它表示兩相混合物在單位時間內(nèi)流過流斷面的總體積與過流斷面面積之比： (1—63)顯然 （1—64）8） 兩相混合物的質(zhì)量速度表示單位時間內(nèi)流過單位過流斷面的兩相流體的總質(zhì)量： （1—65）9） 氣液滑脫速度 （1—66）對油水兩相流動，兩相間的滑脫速度表示為 （1—67）式中 ——油的真實速度； ——水的真實速度。氣相表觀速度： （1—61）顯然折算速度小于真實速度。所謂折算速度就是假定管子的全部過流斷面只被兩相混合物中的一相占據(jù)時的流動速度。5） 氣相折算速度（氣相表觀速度）由于兩相流動中氣液各相在過流斷面所占的面積不易測得，所以實際速度很難計算。4） 液相實際速度 （1—60）式中 ——斷面上液相所占的總面積； ——斷面總積，一般為套管截面面積。3） 氣相實際速度 （1—59）式中 ——斷面上氣相的總面積。2） 質(zhì)量流量表示單位時間內(nèi)流過斷面的流體質(zhì)量，對于氣液兩相流動有： （1—58）式中 ——氣相質(zhì)量流量；——液相質(zhì)量流量；——氣的密度；——液相密度。對氣液兩相流動的描述，除了要引用單相流動的參數(shù)外，還要使用一些兩相流動所特有的參數(shù)。生產(chǎn)測井的研究的范圍主要在井底射孔層段附近。（2）半徑驗方法 根據(jù)所研究的兩相流動過程的特點，采用適當(dāng)?shù)募僭O(shè)和簡化，再從兩相流動的基本方程式出發(fā)，求得描述這一流動過程的函數(shù)式，然后用實驗方法定出式中的經(jīng)驗系數(shù)。兩相流動雖然比單相流動復(fù)雜得多，但二者又有共同之處，所以在兩相流動的研究中，也可參考單相流動的處理方法。根據(jù)水力學(xué)概念，油管中的壓力平衡表示為： 式中 ——井底流壓； ——井內(nèi)靜液柱壓力； ——磨擦阻力； ——井口油管壓力；氣液兩相流動中，除了流型發(fā)生很大變化外。一些溶解氣驅(qū)油藏的自噴井，流壓很低，主要靠氣體膨脹維持自噴，氣舉井則主要是依靠從地面供給的高壓氣舉升液體。液流中增加了氣相之后，其流動型態(tài)（流型或流態(tài)）與單相垂直管流有很大差別，流動過程中的能量供給和消耗要復(fù)雜得多。對于油氣水三相流動，有的研究者忽略油水間的差異將其作為氣液兩相流動。多數(shù)情況下，勢能和壓能比較大，動能項較小，若知道流態(tài)，則層流時，紊流時。輸油輸出管路系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)、機械潤滑系統(tǒng)等等許多流動領(lǐng)域都涉及這一方程的應(yīng)用。式中的、分別表示單位重量流體的勢能（位能）、壓能和動能，表示單位重量流體的能量損失。（1—56）式是一重要公式，具體可根據(jù)流體力學(xué)的運動微分方程導(dǎo)出。具體形式是： （1—56）表示沿套管方向的兩個深度點，是相應(yīng)的壓力，是相應(yīng)的流體速度，是重力加速度，是單位體積流體的重度（），是單位重量流體通過2兩個截面間的平均能量損失，a是動能修正系數(shù)，它是斷面上實際動能對按平均流速算出的假想動能的比值，與斷面上的速度分布情況有關(guān)。描述流體質(zhì)量守恒特性的方程是連續(xù)性方程。集流通道的內(nèi)徑約為20mm，生產(chǎn)套管的內(nèi)徑為125mm。在生產(chǎn)井內(nèi)，沿解釋層段的壓力、溫度變化不大時，油、氣、水都可看作不可壓縮流體。各有效斷面平均速度沿流程的變化規(guī)律是平均速度與有效斷面成反比，即斷面大流速小，斷面小流速大。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在穩(wěn)定流動條件下有： （1—53）將上式兩端沿截面積分： 由于總流量可表示為： 所以 （1—54）（1—54）式為可壓縮流體的連續(xù)性方程。生產(chǎn)測井分析人員應(yīng)注意這一現(xiàn)象，尤其是對氣井。層流中用雷諾數(shù)表示為：圖131a 校正系數(shù)與雷渃數(shù)關(guān)系曲線 （1—51）若為紊流流動，這一關(guān)系是： （1—52） 上式說明，進入套管的流體要經(jīng)過L的距離才能形成穩(wěn)定流動。從圓管入口或從射孔層內(nèi)進入管道的流體，由于附面層的影響，需經(jīng)過一段距離才能達到完全層流或紊流，這段距離用L表示，如圖1—32所示。是平均流速與中心流速的比值。對處于層流和紊流間的過渡流動，由于必須同時考慮層流和紊流切應(yīng)力，用理論描述就更加困難，一般是通過實驗確定的。對粗糙管。紊流情況下，管內(nèi)平均流速要大的多。就生產(chǎn)測井而言，（1—49）式可以描述常見的流動范圍。速度與的七次方根成比例。上式表明管內(nèi)紊流的速度是按對數(shù)規(guī)律分布的，該式適用于整個管子，但在層流底層內(nèi)不適用。到目前為止，人們只是在實驗的基礎(chǔ)上，提出一定的假設(shè)，對紊流運動的規(guī)律分析研究，得到一些半徑驗半理論的結(jié)果。即流量計居中測量時，平均流速為視流速的一半。由上述兩式可得： 積分得： 考慮邊界條件:時，則，因此 （1—43）（1—43）式說明，在層流斷面上，速度按旋轉(zhuǎn)拋物面分布；通過管軸的縱剖面的速度分布是一條拋物線。作用于液柱兩端的壓強為、作用于液柱側(cè)面上的切應(yīng)力為。雷諾數(shù)愈小，表明粘性阻力占優(yōu)勢，呈層流流動；雷諾數(shù)愈大，表明慣性力占優(yōu)勢，呈紊流運動。式（1—40）中的由（1—41）式確定： (1—41)雷諾數(shù)之所以能用來判別流動狀態(tài)，由因次分析和相似原理已得到理論上的說明。 ——平均流速，； ——流體密度，； ——流體粘度，； ——運動粘度，；圖130 套管中層流和湍流的速度分布 ——雷諾數(shù)，無因次。1883年，雷諾通過實驗證實了上述現(xiàn)象。層流中，靠近管壁處流速為零，管子中心流速最大，流體分子互不干攏，成層狀向前流動。同一口井中，自下而上，壓力依次降低，在某一位置，氣從油中析出形成三相流動，因此，一口井中也可能同時出現(xiàn)單相、兩相和三相流動。如果地面產(chǎn)油和水，井下為油水兩相流動；如果地面只產(chǎn)油，井下因有靜水柱存在應(yīng)為油水兩相流動；如果地面只產(chǎn)氣，井下可能為氣水或氣油兩相流動；如果地面產(chǎn)水和氣，井下只可能是氣水兩相流動。注水井井下一般為單相水流動，生產(chǎn)井中很少出現(xiàn)單相流動。氣井通常井下為氣水兩相流動。資料應(yīng)用一章給出了具體實例。對于多層見水，而水淹程度又差異較大的復(fù)雜情況。圖129 含水井流入動態(tài)曲線當(dāng)油層與水層壓力相等或油水同層時，含水將不隨產(chǎn)量而改變。油井含水將隨流壓的降低而上升，上升的幅度除油、水層間的壓力差外，還與產(chǎn)水和采油指數(shù)的相對大小有關(guān)。這種情況下，放大壓差提高產(chǎn)液量不僅可增加產(chǎn) 油量，而且可降低含水。只要水層壓力高于油層壓力，油井含水必然隨流壓的降低而降低。其相應(yīng)的產(chǎn)液指數(shù)、產(chǎn)水指數(shù)及采油指數(shù)分別為： 井底流壓降低到油層靜壓（）之前，油層不出油，水層產(chǎn)出的一部分水轉(zhuǎn)滲入油層，油井含水為100％。由產(chǎn)液動態(tài)（總的IPR曲線）與縱軸的交點可求得該關(guān)井時的靜壓為千帕。三條曲線分別代表總產(chǎn)液、產(chǎn)水和產(chǎn)油IPR曲線。表1—6為分層測試數(shù)據(jù)。對于多層油藏，合采時會出現(xiàn)單獨水淹，而中、低滲透層仍然產(chǎn)油的情況。總的IPR曲線是分層IPR曲線的迭加。目前油田生產(chǎn)井多為這一類型的井。在直線上取兩點： （1—36）求出后，由下式求取 （1—37）、求出后，最大氣流量為 (1—38)再利用（1—33）式可以確定出氣的滲透率（代入、）： （1—39）五、多層油藏的向井流動前面所描述的主要是針對單層油藏或?qū)娱g特性差異不大的油藏。二項式由二項式滲流定律得到，表示為 （1—32） （1—33） （1—34）式中 ——滲透率，；——天然氣偏差因子，無因次——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度，；——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力，Mpa；——溫度，；——標(biāo)準(zhǔn)狀況下天然氣的密度。則斜率為滲透指數(shù)的倒數(shù)。將（1—31）式兩端取對數(shù)： 在雙對數(shù)坐標(biāo)中，與成線性關(guān)系。層流時；紊流時；處于二者之間時。氣體的向井流動有兩種表示方式，一種是指數(shù)式，另一種是二項式。解（1） 計算及 （2） 計算及（3） 計算及千帕?xí)r的產(chǎn)量所以用（1—26）式計算產(chǎn)量：，所以采用（1—27）式確定產(chǎn)量： 四、單相氣井向井流動氣體和液體同屬流體。例1—4 已知千帕，千帕，千帕?xí)r的產(chǎn)量。則可用Vogel方程描述時的流入動態(tài)。時典型的IPR曲線如圖1—26所示。三、單相、兩相同時存在時的向井流動許多油井從壓力高于泡點壓力的油藏生產(chǎn)，但在某一徑向位置壓力低于泡點壓力。對于高效流動井，Harrison提供了的無因次IPR曲線（圖1—25）。 按上述步驟計算可得到不同流壓下的產(chǎn)量。由壓力恢復(fù)曲線得到和后，可由下式計算： (1—23)此時，利用Vogel方程時，應(yīng)將其中的流動壓力用理想的完善井的流壓代替原方程中的，即 （1—24） （1—25）例1—3 C井，千帕?xí)r的產(chǎn)量，.試計算該井的IPR曲線。通常利用壓力恢復(fù)曲線確定值。完善井 （1—19）圖124 完善和非完善井周圍的壓力分布示意圖 非完善井 （1—20）由上述三式得： 令 （1—21）則 (1—22)式中的稱表皮系數(shù)或井壁阻力系數(shù)。油井的完善程度可用流動效率FE表示： （1—18）式中 ——平均油藏壓力； ——完善井的流壓； ——同一產(chǎn)量下實際非完善井的流壓； ——非完善井表皮附加壓力降， （1—18a）假定油層未受污染的滲透率為，受污染區(qū)的滲透率為，污染半徑為。就完井方式而言：射孔完成的井為打開性質(zhì)上的不完善井；為防止底水錐進而未全部鉆穿油層的井為打開程度上的不完善井；另外在鉆井或修井過程中油層受到污染或進行過酸化、壓裂等措施的油井，其井壁附近的油層滲透率會有不同程度的改變，因而使油井（層）不完善。即油層部分的井壁是完全裸露、井壁附近的油層未受污染而保持其原始狀況。（1） 計算 （2） 預(yù)測方程為 如果不知道油藏壓力，只要測得兩種工作制度下的產(chǎn)量和及相應(yīng)的流壓、可用下式計算油藏平均壓力后，再計算IPR曲線。圖123 參考曲線與計算的IPR曲線的比較例1—2 已知B井油藏平均壓力千帕，流