确定气井高速湍流系数方法的应用与对比

高速湍流系数又称为高速惯性阻力系数,是判断气井流动状态的一个重要参数。在气井生产的条件下,流向气井井底的气体,因渗流面积的不断减小,气体流动速度不断增加,致使在近井地带形成了非达西流动的湍流影响,引起了附加的压力损失,产生了湍流表皮因子,降低了气井的产能。气井高速湍流的影响程度,还可以利用非达西流动常数和湍流表皮因子描述。在气井二项式的基础上,提出了确定气井高速湍流系数的多点法和一点法,即利用气井的多点或单井测试资料,确定气井的高速湍流系数,并用于非达西流动常数和湍流表皮因子的确定。通过实例的应用表明,提供的方法是实用有效的。同时,还列出了在文献中常用的一些相关经验公式。

利用气井测试资料建立湍流系数的新公式

气井的高速湍流系数β是确定非达西流动常数D和附加湍流表皮因子St的重要参数。对于一口新的气井,在稳定生产条件下,根据关井测试压力恢复曲线,可以利用Horner法确定气层有效渗透率K和视表皮因子Sa。视表皮因子由完井表皮因子Sc和湍流表皮因子St两部分组成,即Sa=Sc+St,只有先确定了St,才能确定Sc的数值,并用于判断实施增产措施的必要性。由于St=Dqg,因而,需要寻找确定D值的方法。然而,迄今为止,在利用单点测试资料确定D值时,均采用地面实验室一维岩心多点测试资料求得的β值和K值所建立的相关经验公式。该相关公式用于气井不稳定测试,确定D和St的数值,显然是不合理的。利用气井多点测试资料,由二项式求得β值和关井后由压力恢复曲线求得K值,建立β与K的相关经验公式,可用于确定D和St的数值。实例应用表明,该方法是有效的。

确定气井高速湍流系数的新相关经验公式

在井底附近地带 ,对于高速气体的流动 ,湍流或非达西流动的产生是不可避免的。湍流不仅增加了表皮系数 ,而且降低了气井的产能。新的确定气井高速湍流系数的相关经验公式 ,较以前文献的相关经验公式 ,具有更好的代表性 。

确定气井湍流系数和湍流表皮系数的新方法

在气体高速流动条件下 ,湍流是普遍存在的现象 ,而且流速愈高 ,则井底附近地带的湍流区愈大。湍流不仅增加了流动阻力和表皮系数 ,而且降低了气井的产能。基于文献 [2 ]的研究成果 ,提出了确定湍流系数和湍流表皮系数的新方法。

湍流系数D的几种计算公式及应用

由于气体的高速流动 ,产生了湍流效应 ,而湍流效应的存在 ,又影响了储层的渗流特性。为了正确评价储层特性和对产能作出正确的预测 ,给出了湍流系数D的三种计算公式 ,并进行了对比选择 ,确定了适合大庆油田地质特点的一种计算方法 ,同时 ,对湍流影响进行了修正 ,并将之应用到气井评价中。

正确认识气藏高速非达西流湍流系数

文中给出了Forchheimer非达西渗流方程的二项式解。试井实例表明,利用二项式得到的非达西渗流湍流系数计算的产能与经验公式计算结果一致,说明了湍流系数可用于气藏工程产能预测和气藏方案设计。笔者导出的非达西渗流湍流系数理论方程与湍流系数经验公式具有一致性。理论方程分析可知,渗透率越低,非达西渗流湍流系数越高;高渗透储层不一定比低渗透储层更易产生高速非达西流气藏,不能根据非达西渗流的湍流系数来判断,而应根据储层流动的雷诺数高低来判断。

对边界层湍流系数日变化的探讨

本文根据摩擦平衡方程,导出了湍流交换系数K(z)的表达式,然后借助于K(z)的有限差分式,直接应用双经纬仪实测风资料,计算了该地Ekman层中湍流交换系数K(z)。计算和分析的结果如下:(1)Ekman层中的湍流交换系数具有显著的日变化特征,日变曲线的基本形式呈双峰双谷型,就整个Ekman层的平均而言,K的平均扰动值约为K的四倍。(2)K的日变规律同气温、位温变化的平均趋势基本一致。(3)K的日变程同风速的涨落有关,例如,黄昏显著的风速涨落,对应于K廊线的特定日变程。其中特别有趣的是:夜间平均风速的变化同平均K的变化趋势完全一致,但二者在白天的变化趋势恰恰相反。这种根据实溅风资料得到的微妙关系,客观地揭示出Ekman层中风速日变化的物理本质,那就是湍流混合强度的日变化。本文还给出了若干个典型的实例。

青藏高原近地层热量湍流系数的实验分析

本文着重研究青藏高原近地层的湍流结构。使用梯度观测和热量平衡方法,确定了感热湍流系数(Kh)表达式中的无量纲系数1/ψmψh,并表明它与W.O.Pruitt等人的结果相当一致。本文还计算了睛天和多云条件下1米高度上感热湍流系数,最后比较了高原和低海拔平原上感热湍流系数与动量湍流系数的比值αT。

气井高速湍流系数确定方法及应用

气井井底流动时,湍流是不可避免的现象,会增加表皮系数,降低气井产能。湍流系数β是评价湍流影响的重要参数,本文利用气井的多点法或一点法测试资料,提出了利用试井动态数据确定湍流系数的公式,并在川东北地区储层进行了实际应用,与以前文献相关经验公式相比,具有更好的代表性和矿场实用价值。

氦氙反应堆子通道湍流交混系数研究

子通道分析是反应堆进行热工水力设计和安全分析的主要方法,准确模拟通道中的湍流交混系数是子通道分析的关键.已有的湍流交混系数关系式大多基于水堆开发,该研究基于计算流体力学方法开展氦氙反应堆子通道湍流交混系数研究,拟合出适用于氦氙反应堆的湍流交混系数关系式.与现有湍流交混系数关系式相比,新拟合的湍流交混系数关系式对中心通道温度的预测更加准确.

梯度计算的集合变分方案及其在大气Ekman层湍流系数反演中的应用

大气Ekman层湍流系数的准确计算对数值天气预报和污染物扩散计算有着重要的意义.将集合计算和变分法结合起来,提出了目标泛函梯度计算的集合变分方案,并根据正演模式的线性化情况提出了两种计算流程.利用这种集合变分梯度算法及两种流程对Ekman层湍流系数进行了反演试验,结果表明这种算法实施简单、方便,根据观测资料能够比较准确地反演湍流系数值.

六种近地层湍流动量输送系数计算方案对比分析

选取30多年来近地层湍流通量研究中具有代表性的六种参数化方案,应用GAME/Tibet试验中那曲通量观测站的实测资料,对比分析了各方案计算所得的湍流动量输送系数(CM)之间的差异。结果表明:六种参数化方案计算得到的湍流动量输送系数之间存在较大差异。对于那曲观测站稀疏短草下垫面而言,稳定条件下当理查孙数小于0.1时,除Businger71方案存在显著低估以外,其他各方案均能较好估算湍流动量输送系数;不稳定条件下,Dyer74方案对湍流动量输送系数的估算效果最好,其次为Wang02,Launiainen95和Louis82方案,Businger71方案误差较大。

湍流交换系数的水平非均匀对Ekman抽吸的影响研究

利用地转动量近似理论 ,讨论了湍流交换系数 (K)存在水平非均匀的条件下 ,边界层顶Ekman抽吸 ,研究表明 :K的水平变化对Ekman抽吸有明显的影响 ,这种影响决定于边界层内的气压场、边界层顶的风场和K的梯度之间的关系 ,在气旋性涡旋中 ,当K由涡旋中心向外增大时 ,它增加边界层顶的Ekman抽吸 ,反之 ,减少Ekman抽吸 .Ekman抽吸增加的幅度与K的梯度值有关 。

边界层风速和湍流交换系数的铅直分布

应用实测风、温廓线资料,结合边界层数值模式,对全边界层的湍流交换系数K与风速的铅直分布规律进行研究,对由相似理论导出的风廓线对数加多项式近似律进行检验,给出了估算平原地区边界联风速和K值铅直分布的较简便方法。

集合变分法在大气边界层湍流粘性系数反演中的应用

利用集合变分法研究了大气边界层EK模式(考虑了水平气压梯度力、科氏力和湍流粘性力3力平衡的大气边界层模式)中湍流粘性系数的反演问题。首先利用集合变分法推导了目标函数关于反演参数的梯度表达式,然后给出了反演计算方案,最后再就反演湍流粘性系数k进行了一系列理想数值试验。数值试验结果表明:利用集合变分法对EK模式中的湍流粘性系数的反演比较成功。通过适当调整集合数,初始扰动均方差及初始值的大小,可以进一步提高集合变分法对湍流粘性系数k的反演精度。将集合变分法应用于大气边界层参数的反演是一种值得研究的计算方案。

确定湍流速度系数的相关方法

在气井生产过程中，其完井表皮系数和湍流效应都将增加压力损失。湍流效应造成的压力损失大小，取决于气井产量及湍流系数。而湍流系数与湍流速度系数有关。本文利用陕甘宁盆地中部气田气井修正等试井资料，建立了湍流速度系与地层有效渗透率之间的关系式，较以往衫 方法得到的结果更符合实际情况。利用建立的关系式，气井只需进行单点测试便可确定其湍流系数，完井表皮系数，简化了试井过程。

南极普里兹湾海域湍流扩散系数估计

基于Thorpe尺度方法,利用CTD数据,计算了南极普里兹湾海域的Thorpe尺度和湍流扩散系数,分析了观测区域(64°~69°S,66°~80°E)湍流翻转现象的强弱及分布。结果表明,在海底和地形粗糙区存在较大的Thorpe尺度(较强湍流翻转)和湍流扩散系数,湍流扩散系数最大值能达到10^(-2) m^2/s量级,比平坦开阔海洋高2~3个数量级,部分观测站位的湍流扩散系数和湍动能耗散率表现出大-小-大的垂向分布结构,总水深较深的区域尤为明显;深水区域的浮力频率在海表面到500m层比较大,浅水区域该现象不明显;湍动能耗散率在(67.25°S,73°E)周围和经度为78°E的各站位都表现相对较大,能达到10^(-6) w/kg量级,个别站位甚至能达到10^(-5) w/kg量级。

基于湍流分布特征系数的消声器压力损失模型

进行了消声单元压力损失流场数值计算,通过试验验证了计算方法的准确性.对比了不同边界条件下的湍动能分布特征,提出了湍流分布特征系数,建立了关于湍动能、密度和湍流分布特征系数的消声器压力损失模型,通过不同类型消声单元和不同气流进口速度验证了模型,以穿孔管消声单元为例建立了压力损失模型,并讨论了主要结构参数对压力损失的影响.结果表明:对不同结构参数消声单元压力损失模型计算的相对误差不超过8%,,不同气流速度下模型计算相对误差不超过7%,;穿孔管消声单元压力损失随穿孔率、穿孔部分长度的增大而减低,随腔体直径的增大而增加,穿孔直径则对压力损失几乎没影响.

垂向湍流扩散系数的不确定性对深层叶绿素最大值现象模拟的影响

深层叶绿素最大值(Deep Chlorophyll Maximum, DCM)现象的数值模拟是研究海洋表层生态系统和全球碳循环的重要组成部分之一。但是由于自身的复杂性和观测的局限性,数值模式中物理参数的不确定性给模拟结果带来了一定程度的误差。其中,垂向湍流扩散系数(vertical turbulence diffusion)是模式所包含的物理参数中很难直接通过观测来确定的参数,它在模式中的来源和取值往往具有很大的不确定性。本文通过条件非线性最优(参数)扰动(Conditional nonlinear optimal perturbation related toparameter, CNOP-P)方法,研究了垂向湍流扩散系数的不确定性对模式模拟结果的影响。我们发现,垂向湍流扩散系数对 DCM 模拟产生最大影响的 CNOP 型扰动位于生产力层的上半部分。并且,去掉生产力层内湍流扩散系数的误差,模式模拟的改进程度最高达到了 80%。可见,垂向湍流扩散对生态系统的发展和保持起着极其重要的作用,改进垂向湍流扩散系数的不确定性,对 DCM 的数值模拟有着重要意义。