高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣藏開發(fā)工程管理技術領域，具體為一種高溫高壓油氣斜井關井過 程中溫度壓力數值模擬方法，其設及到高溫高壓油氣井斜井關井過程中，油氣兩相瞬態(tài)流 的溫度、壓力禪合機理分析，數學模型建立，數值模擬算法設計等。
【背景技術】
[0002] 在油氣井工程中，關井是重要而復雜的控制問題。當井的底部地層形成能下降過 低或溢流可能會導致井噴失控，必須實施關井作業(yè)。油井關井操作將導致井口壓力的變化， 該可能對井口設備構成嚴重威脅，進而造成嚴重的后果。
[0003] 在關井過程中，弄清不確定流的狀態(tài)對于實施有效的控制措施十分必要。明確溫 度壓力分布，尤其是井口最大壓力對于選擇合適的井口設備保障安全具有重要的意義。因 此，對井流的溫度和壓力分布進行精確預測能極大促進油氣開采設備設計水平的提高。
[0004] 斜井二相流壓力溫度禪合；在建立模型前，先介紹如下基本假設：
[0005] (1)油氣流在井筒中的流向是一味的，兩相之間的熱量與能量的轉換忽略不計。
[0006] (2)氣流和油流在井筒的任一橫截面具有同樣的壓力、溫度和流速。
[0007] (3)油面和氣面之間的摩擦力忽略不計。
[0008] (4)垂直形成溫度被基于已知地熱梯度線性分布。
[0009] 在關井過程中，液體流動發(fā)生在素流出現(xiàn)的條件下。斜井系統(tǒng)如圖1所示，井筒傾 斜角為0，橫截面積為A，水力直徑為d，長度為Z。坐標的距離沿油管流動的方向。關井過 程中，流體的井道從穩(wěn)定流動變?yōu)樗矐B(tài)流動，最后一個相對靜態(tài)的狀態(tài)。
[0010] 物質平衡模型井底為原點，豎直向上方向為正向。記時間微元和長度 微元分別為化和化。對每一相流使用質量守恒定理。在時間化內，流經化的質 量為[p典化.4 +若(供跨化―銷化由于管柱變形和流體的壓縮引起的質量變量為§：(pi,Hi：Ad=)dt.
[0011]
【主權項】
1. 高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法，其特征在于，包括以下步 驟： A. 建立關井微分方程耦合模型； B. 采用有限微分算法對耦合模型進行求解。
2. 如權利要求1所述的高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法，其特征 在于，步驟A中所述關井微分方程耦合模型為：
可變的（υ，P)參數方程如下：
3. 如權利要求1所述的高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法，其特征 在于，步驟B中，采用有限微分算法對耦合模型進行求解包括： BI.建立有限微分框架； B2.計算條件參數； B3.基于有限微分框架對耦合模型進行求解。
4. 如權利要求3所述的高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法，其特征 在于，步驟Bl中所述建立有限微分框架包括： 將卩匕"七^記為廠:：其中，^.=」]；!，]· = ]^，…，!]!，！^=!^·!：，!^=]^，…，]!
5. 如權利要求3所述的高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法，其特征 在于，步驟B2中，所述計算條件參數包括： (a)瞬態(tài)熱傳導方程：
(d)摩擦因子f :
6.如權利要求3所述的高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法，其特征 在于，步驟B3中，所述基于有限微分框架對耦合模型進行求解包括： B31 :設定時間與深度的步長，得到每一點的傾斜Θ」=Θ ^+( Θ k- Θ Jrf) Δ s/Δ sk， 其中j表示計算微元，sk表示傾斜為Θ k，時測量的深度； B32 :規(guī)定合適的有限微分網格； B33 :給定初始條件和邊界條件； B34 :令T = Tk，求解如下方程組得到時間t的Te:
令/Ij為時間L深度z的溫度，i = l，2，"·，\，」= 1，2，"·，Ν，其中t#N分別表 示時間與徑向的最后一個點，是地層的初始溫度；將有限微分方法應用于式（24)得
整合（26)，（28)和（29)，可計算地層溫度的符號解，可得到T6的離散化矩陣
Β35 :使用3-對角矩陣算法求解耦合模型； Β36 :沿時間維度，執(zhí)行Β34和Β35,直到時間結束。
【專利摘要】本發(fā)明屬于油氣藏開發(fā)工程管理技術領域，其公開了一種高溫高壓油氣斜井關井過程中溫度壓力數值模擬方法，對井流的溫度和壓力分布進行精確預測。該模擬方法包括以下步驟：A.建立關井微分方程耦合模型；B.采用有限微分算法對耦合模型進行求解。本發(fā)明對井流的溫度和壓力分布進行精確預測，極大促進油氣開采設備設計水平的提高，從而有利于油氣藏開發(fā)。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104866681
【申請?zhí)枴緾N201510293994
【發(fā)明人】徐玖平, 陶志苗
【申請人】四川大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月1日