深水气井测试清井诱喷瞬态流动模拟

在深水气井测试作业中,由于缺乏对实际放喷过程中井筒内流态、压力、温度变化的准确认识,无法判断清井诱喷关键参数设计是否合理。为此,基于所建立的井筒多相流瞬态流动模型,以实际深水测试气井为研究对象,进行清井诱喷瞬态数值仿真模拟,真实再现实际工况下井筒内驱替工作液流动情况,量化清井诱喷过程中沿程压力、温度剖面非稳态变化,并对清井诱喷关键参数进行敏感性分析。研究结果表明:(1)模拟油压与实测油压的最大误差在±5%左右,拟合效果较好,验证了模型的准确性及可靠性;(2)清井时间随油嘴尺寸减小而递增;(3)诱喷液垫越高,气体从井底流出的初始速度越快,激动压力越大,清井诱喷时间越短;(4)在保障地面处理设备安全、平稳运行及经济有效的前提下,应尽可能采用大油嘴、大管径测试管柱并设定合理的诱喷液垫高度以完成清井诱喷。结论认为,该研究成果成功实现了深水气井测试清井放喷瞬态流动过程的模拟,对测试工作制度、测试管柱及设备的设计和选型,保证深水测试安全等都具有指导意义。

深水气井测试温压场耦合模型求解及实现

为求解深水气井测试温压场耦合模型,需优选气液两相流动模型,结合两相嘴流模型、两相持液率公式、两相产能方程,建立关于时间和空间的非稳态压降与传热模型差分方程组,并采用Newton-Raphson方法计算,实现对开井放喷瞬态过程的模拟。结果表明:①该方法真实再现了放喷过程中液位上升和地层产气等2个阶段;②预测井口参数与现场工况吻合,井口压力、温度平均误差小于5%,满足工程精度要求;③模拟结果再现了井筒内诱喷液及测试完井液动态过程,为合理制定测试设计提供依据;④高产能深水气井测试期间,应采用较大尺寸管柱及油嘴放喷,提高清井速度,防止冰堵。算例分析结果表明数学模型真实反映了深水气井测试放喷过程。该研究成果对深水气井测试方案设计及后续跟踪评价具有指导意义。

井筒环雾流传热模型及其在深水气井水合物生成风险分析中的应用

该文采用Hewitt流型判别法,表明深水含水气井测试时井筒内多为环雾流,考虑了气核与液膜间速度及热力学性质差异,建立了环雾流传热模型,与南海某深水气井实测数据对比,模型预测误差在5%以内。计算表明,忽略含水影响的气体单相模型在含水量大于0.1%时,泥线以上井筒压力和温度预测误差均超过10%,应用该研究建立的环雾流模型则可以得到更准确的结果。含水会使泥线以上一定范围内井段井筒温度显著降低,压力损失增大。产气量较低时,含水量对水合物生成风险基本无影响;产气量较高时,含水量会使得水合物生成区域下界下移,水合物生成区域增大,并使过冷度增大,更容易诱导水合物生成,水合物生成风险增大,需要增加水合物抑制剂用量,并加深注入位置。产水会使无水合物生成所对应的临界产气量增大,需要调整水合物抑制剂用量和注入位置。

含水合物相变的油气井多相流动模型及应用研究

深水钻井、测试过程中,井筒/管柱中易生成天然气水合物。该文研究了含水合物相变的井筒多相流动特征,建立了含水合物相变的井筒多相流动模型,提出了水合物生成区域的定量预测方法,研究了水合物生成与沉积特征,得到了水合物堵塞形成机制。水合物生成导致井筒环空内气体体积分数减小,使得气侵早期具有"隐蔽性";而水合物在井口附近分解会造成气体体积分数迅速增大,使得气侵后期具有"突发性",导致侵入气体处理难度大,井筒压力控制困难。应用该文建立的模型,可以定量预测深水气井测试作业中易发生水合物堵塞的高风险区。研究提出通过注入低浓度的抑制剂,延缓水合物堵塞的发生,可以有效克服传统防治方法过度使用抑制剂的不足。该文的工作可为水合物堵塞预测和防治工作提供参考。