基于Beggs-Brill方法预测井筒压力分布(4)

基于Beggs-Brill方法预测井筒压力分布

学 生： 戚本杨 石油工程学院 指导老师：江厚顺 石油工程学院

[摘要]根据垂直管中多相流动规律的研究,计算井筒内油、气、水混合物流动时的压力分布，对指导工程技术设计和油井动态分析非常重要。调研国内外多相流研究方法，深刻分析其建模机理和特点，重点介绍Beggs-Brill方法特点及计算过程；运用PIPESIM软件进行多相流模拟计算；建立物理模型，运行得出井筒压力分布曲线。选取含水率、油气比、采油指数等敏感参数，分别在定出口压力下和定产液量条件下进行敏感性分析。得出相关结论，为优化采油生产参数提供依据。

[关键词] 多相流 压力梯度 Beggs-Brill方法 物理模型 PIPESIM软件 敏感性分析

XII

wellbore pressure distribution

Student: Qi Benyang College of Petroleum Engineering

Tutor : Jiang Houshun College of Petroleum Engineering

Based on the Beggs - Brill method to predict

Abstract

According to the research on the laws of the multiphase flow in vertical pipe, the calculation of wellbore in oil, gas and water mixture flow pressure distribution, to guide the engineering design oil well dynamic analysis is very important. To know at the end of the known or traffic flowing well model study; In the case of known wellhead and bottom hole pressure, for a given borehole geometric parameters and determine the maximum gas flow produced fluid volume. Research multiphase flow research methods at home and abroad, deeply analyzing the modeling mechanism and characteristics of the introduced Beggs - Brill method characteristics and calculation process; Multiphase flow is simulated using PIPESIM software; Physical model is set up, run wellbore pressure distribution curve are obtained. Select a sensitive parameters such as moisture content, oil and gas than, productivity index, set respectively under the constant outlet pressure and the liquid quantity conditions sensitivity

?

XIII

绪论

基于Beggs-Brill方法预测井筒压力分布

学 生： 戚本杨 石油工程学院 指导老师：江厚顺 石油工程学院

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

在油气田勘探开发过程中，油气两相流是一种非常普遍的现象。采用油气混输技术，可加速油气田的开发，降低初期投资，减少运行费用和简化操作流程，具有明显的经济效益。近些年随着沙漠、海洋、滩海油田的开发以及油气集输配套技术的发展，油气水多相混输己成为各国的研究热点。而在油田开采过程中的油水气三相混输就是一种非常典型的多相流动现象。

近年来，由于所开发油田自身的特点(油层更深、含水率更高、油质更重)和环境 特点(海洋、沙漠和极地油田)，使得多相混输工艺技术越来越被广泛地应用。因而迫切的需要对井筒压力分布进行预测。而在多相流的研究过程中，垂直管流是其桥梁和纽带，占有重要的地位。意义在于：

1、气液两相流井筒压力分布的准确预测是研究油气井一切问题的基础。对于气液两相流来说，随着外界环境的变化，其流动形式具有多种，也就是两相流的流型具有多种。随着井深的变化，流体周围环境发生着变化，使得这些流型不断的发生着转变，而流型的转变会导致气相和液相之间的热学、力学以及传质特性和界面特性发生变化，这些变化会引起截面含气率，气相密度、液相粘度以及气液混合物密度等两相流物性参数发生变化，这些物性参数的变化又会引起压力分布的变化。可见，气液两相流的压力分布研究至关重要。它是一面镜子，反映着井筒物性参数的变化。 2、对油气田的开发具有重要的指导作用。如下： （1)、指导工程技术设计和油田，油井动态分析

（2）、已知或末知流量的自喷井进行单管设计，对日常井口压力进行管理。

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基于Beggs-Brill方法预测井筒压力分布

（3）、低能量油藏井进行人工举升设计时，对气举井气举作业的注气点位置进行确定。

（4）、在已知井口和井底压力的情况下，对给定井眼几何参数和气体流量确定最大产液量；对油管和套管结构进行初始化设计，以确定一次或多次完井方案。 （5）、合理选择抽油机功率，压力表量程，以及油气田地面工程的泵及管路的选择和优化提供的原始依据等。

3、为响应国家节能降耗提供有力的理论依据。

1.2气液两相流的特点

1.2.1复杂的流型转变机理以及繁多且易变的流型种类

对于单相流动，可以根据雷诺数可以将其流动分为紊流和层流，而对于多相流流动，存在有各种流型，并且各种相介质之间的相对含量，相对密度，相对位移，相对温度都会想影响到各种流型的变换与产生。而且，各相之间以及流体的表面张力、热负荷及压力、密度、传热系数、粘度、表面张力、流动条件、过流形状及边界条件等的改变会造成流型的改变。而传递特征、损失特征等流动特征也会随着流型的改变而发生变化。这些变化的发生同时也会进一步引起流型的再一次改变。更为复杂的是，在同一个井筒或者管道内可能具有多种流型，因此这样的情况对于两相流流动的研究和分析带来了巨大的困难。

1.2.2复杂而多变的流动特性对数学描述提出巨大的挑战

利用数学工具来描述单相流流动是比较容易的，因为在单相流流动时仅存在体积力。而在两相流动中，两相介质之间物理、化学反应、传热、摩擦、传质、等都发生在微元表面，相互作用强。因此，描述两相流的各种守恒方程，例如:质量、动量、能量守恒方程，还有状态、组分方程、边界条件、本构方程，这些方程不单是数目繁多而且形式上也非常繁杂;另一方面，用于计算的方程组在非线性程度以及藕合程度上都大大增加，这也给两相流数值解法带来巨大的困难，同时也是函待解决的问题。

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