迭代法计算油气井密闭环空压力

基于井内实时水力学模型的环空压力计算及分析油气井的实时水力学模型是在油气开采时，以实时确定井空压力为基础，通过对表征油气流动的多个参数的实时跟踪，模拟油井空腔的温度和压力，将实验数据和多种模型计算技术相结合，为油气井的产能和注水控制提供有效依据。

简单地说，实时水力学模型是油气井中空间流动能力的精确反映以及产量预测的有效工具。

1. 环空压力计算原理环空压力计算是实时水力学模型的重要组成部分，其计算原理为：油气井内形成了一个复杂的水体和气体系统，空腔内部分注水压力即为环空压力，油气井的环空压力决定了油气的有效采收程度，它的高低在一定程度上还影响着油气的稳定性和产量。

2. 基于实时水力学模型的环空压力计算基于实时水力学模型，可以更好地分析油气流动，以精确地计算出井空压力，更加有效地模拟油气有效采收程度。

（1）对油气井空腔进行均等化分区，根据不同起犁点的温度和压力，计算出油气流量及时间；（2）根据水力模型解，计算油气排量量及分布变化，从而确定油气井空腔的温度和压力；（3）计算出空腔内的环空压力，进而更准确地预测油气有效采收程度；（4）对井空压力计算结果进行分析，探究环空压力变化情况，有助于更好地掌握油气井空腔中流体变化的规律，实现油气有效采收程度的有效控制。

3. 通过实时水力学模型计算环空压力的优势（1）精确可靠：它能精确地计算出油气井空腔中的温度和压力--即环空压力，可以更准确地预测油气有效采收程度；（2）节省人力：通过实时水力学模型计算环空压力，不仅能有效地替代传统的实验手段，大大节省了人工成本；（3）加强预测：实时水力学模型能够实时跟踪油气井密壁变化状况，对油气流动的多个参数进行实时跟踪，实现更有效的油气井有效采收程度预测。

综上所述，基于实时水力学模型的环空压力计算是实时水力学模型的重要组成部分，它能精确地计算出油气井空腔中的温度和压力--即环空压力，有助于更准确地预测油气有效采收程度，大大节省了人工成本并能更好地掌握油气流动的规律。

基于井内实时水力学模型的环空压力计算及分析引言：井控是石油工程中非常重要的环节，其中环空压力是井控设计和操作的关键参数之一、准确计算环空压力对于确保井控工作的安全和高效至关重要。

本文将介绍一种基于井内实时水力学模型的环空压力计算方法，并对其进行分析。

一、井内实时水力学模型井内实时水力学模型是指通过对井内流体的动力学特性进行建模和模拟，来预测井内流体的流动情况及压力变化的数学模型。

井内实时水力学模型通常基于流体力学方程和特定的边界条件，利用数值计算方法进行求解。

通过不断更新井内实时水力学模型的输入参数和状态变量，可以实时预测井内流体的流动情况和压力变化。

在井控操作中，将实时水力学模型与现场监测数据相结合，可以实时跟踪和计算环空压力。

二、环空压力计算方法1.收集井筒参数和流体特性数据：收集井筒相关参数，如井深、井眼尺寸、钻柱参数等，以及流体特性数据，如钻井液密度、粘度等。

2.建立井内水力学模型：根据收集到的井筒参数和流体特性数据，建立井内水力学模型。

水力学模型通常基于连续流动和脉动流动的流体力学方程，如黏性流体连续性方程、动量方程、能量方程等。

3.设定边界条件：设定模型的边界条件，包括环空口、井底、钻柱与井壁之间的流体流动关系等。

4.数值求解：利用数值计算方法对井内水力学模型进行求解，得到实时的井内流体流动情况和压力变化。

5.更新井内实时水力学模型：根据实时监测数据，不断更新井内实时水力学模型的输入参数和状态变量。

这些监测数据通常包括环空流入流量、环空流出流量、钻井液泵压等。

6.计算环空压力：根据更新后的井内实时水力学模型和现场监测数据，计算环空压力。

根据流体动力学原理，环空压力等于环空口处流体的动能加上压力能。

三、环空压力分析通过对环空压力进行分析，可以评估井控工作的安全性和可行性。

环空压力过高可能导致井壁破裂或井涌等危险情况的发生，而环空压力过低则可能导致井口冒泡或流失井液等问题。

通过对环空压力进行实时监测和计算，可以及时发现异常情况，并采取相应的措施进行调整和控制。

一、压井液密度：HKP =ρ╳100 ρ：压井液密度(g/cm 3)、K ：系数（1.1～1.15）、 P ：地层压力（Mpa ） H ：油层中部深度（m ）。

二、压力梯度：K ＝1212H H P P -- K ：压力梯度(Mpa/m)、 P 1：第一点压力（Mpa ）、 P 2：第一点压力（Mpa ）、H 1：第一次深度（m ）、H 2：第二次深度（m ）。

三、渗透率由（达西定律）Q ＝L P KA μ∆得： K=P A L Q ∆μ K ：渗透率(毫达西μm 2)、 Q ：流量（cm 3/s ）、L ：岩石长度（cm ）、 A ：岩石截面积（cm 2）、P ∆：两端压差（Mpa ）、 μ：原油粘度(mpa/s)。

四、卡 点： L=K λ÷P 系数的计算：K ＝2.1 X 1 04 X 4π(D 2—d 2) L ：卡点深度（m ）、 K ：系数(21/2油管2450、27/8钻杆3800)λ：平均伸长量（cm ）、P ：平均拉力（KN ）。

D ：外径（换算单位cm ）、d ：内径（换算单位cm ）。

五、注灰类： 1、水泥浆：V=G )(211ρρρρρ-- 2、干 灰： G=V 1ρρρρρ--12 3、清 水： Q=V －1ρG4、顶替量：V 顶=(H －VoV )V '＋V 附 V ：水泥浆量（L ）、G ：干灰量（kg ）、ρ：清水密度(kg/dm)、 ρ1：干灰密度(kg/dm)、ρ2：水泥浆密度(kg/dm)。

Q ：清水量（L ） V 顶：顶替量（L ）、 H ：油管长度(m)、 V ：灰量(L/m)、 V o ：环空容积(L/m)、 V '：油管容积(L/m)、 V 附：附加量（L ）。

六、酸化类：总 液 量： V=π(R 2－r 2)H ϕ V ：总液量（m 3） R ：酸处理半径（m ）、r ：套管半径（m ）H ：油层厚度（m ）、ϕ：孔隙度商品酸用量： Q 盐＝Z X 稀ρV Q 盐：商品酸用量（吨）、V ：总液量（m 3） ρ稀：稀酸密度、X ：稀酸浓度（10~15%）、Z ：商品盐酸密度（31% 1.155） 清水 用量： Q 水＝V －盐盐ρQ Q 水：清水用量（吨）、Q 盐：商品酸用量（吨）、 ρ盐：商品盐酸密度（31% 1.155）添加剂： Q 添＝（Q 盐＋Q 水）╳（x ％）Q 添：添加剂（吨）、Q 盐：商品酸用量（吨）、Q 水：清水用量（吨）、（x ％）：所用添加剂的百分比。

一种计算油井井底流压的新方法叶雨晨;杨二龙;齐梦;隋殿雪【摘要】油井的井底流压是影响油田的生产能力和油田调整方案的重要参数之一,也是进行油气井动态分析的基础,直接控制井的生产能力.但实际应用中由于地层条件的复杂性,现在并没有一个系统的方法能十分准确的计算出井底流压.在液面折算法计算井底流压的基础上,将油套环形空间中流体分为气柱段、油气段、油气水段三种不同流动形态,研究不同流动形态下混合液密度与压降梯度的关系,采用分段计算模式,应用微积分方法计算油井的井底压力.现场试验结果表明,该方法计算的抽油井井底压力与压力计实测压力值平均相对误差为8.54%,可以满足现场实际需求.%Bottom-hole pressure is one of the important parameters that affect oil production capacity and the adjustment scheme of oil field.It is also the basis of dynamic analysis of oil and gas wells,and the production capacity of the well is controlled directly.However,due to the complexity of the formation conditions,there is not a systematic method to calculate the bottom hole flow pressure.Based on level conversion method,the fluid in the annular space of an oil sleeve is divided into three different flow patterns of gas column,oil and gas and oil gas water.The field test results show that the average relative error between the measured pressure value and the measured pressure value of the pumping well bottom hole pressure of the pressure gauge is 8.54%,which can meet the actual needs of the field.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2017(030)005【总页数】5页(P55-59)【关键词】抽油井;流压;混合液密度;程序设计【作者】叶雨晨;杨二龙;齐梦;隋殿雪【作者单位】东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆 163318;东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆 163318;东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;大庆油田第四采油厂,黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TE3191.1 气柱段压力计算目前国内大部分油田处于地层压力下降、地层亏空的状态，在环空内气量相对较大。

基于实测环空压力的一种气侵量简易计算方法基于实测环空压力的一种气侵量简易计算方法摘要：随着随钻测压（PWD）的应用，环空压力已逐渐成为钻井过程中的标准测量参数。

本文根据实时测量的井底压力，应用井筒两相流规律，对稳态线性气侵量进行了计算。

本方法运算量小，计算简单，计算的实时气侵量可作为判断气侵程度的一个参考。

关键词：环空压力气侵气液两相流一、引言随着PWD的研制成功，井底环空压力实时测量成为现实。

井涌过程中侵入井眼气体流量与井底流压、打开气层厚度及时间等变量有关，并不是一个常数，但目前还未见到对气侵量进行定量描述的研究。

鉴于地层气侵时间难以准确确定，以及井涌的“漫长”过程[1]，袁智等提出，若假设岩石空隙均匀分布，各相性质均匀，钻速稳定，且破碎的岩屑足够小，则其直接侵入气侵量的计算公式可近似为[2]。

式中：dq为气侵量，m3；dt为单位时间；r为井眼半径，m；为孔隙率；v为钻速，m/s； k为影响因子。

对于不用的岩性，k有所不同，且0<k<1。

二、进气量计算公式推导1.计算条件假设本文使用的理论公式是在侯绪田论文《多相流井筒压力分布规律探讨》基础上的逆向计算[3]。

1.1井涌规律：井眼内气体流量的变化与时间呈线性一次函数。

1.2多相流以液体为分散介质，每微分井段的气体以大小相等的气泡均匀分散在分散介质中，气液相速度相等；分散相颗粒之间无相互作用。

每个微分段内其内部压力、温度等参数不变，微分段之间变化。

2.微分段内多相流基本参数描述2.1气液比α：2.2气相（天然气）压缩因子z和气相密度2.3气体体积分数（与截面含气率相等）2.4多相流密度2.5多相流塑性粘度2.6多相流流动时的流量Q3.井底压力迭代计算及气侵量求解设迭代微分井段步长为，单位时间内地层气侵在标准状态下的气量初值为零。

气侵后，首先从最下部的微分井段进行静液柱压力和环空摩阻计算，然后根据计算结果，再对临近的上部微分井段进行同样的计算，自下而上迭代计算到井口，直至满足井口压力，从而应用截距法求解每一个环空压力对应的井底气侵流量。

第25卷第5期断块油气田FAULT-BLOCK OIL &GAS FIELD2018年9月doi:10.6056/dkyqt201805018环空含气圈闭压力计算张兴全，刘书杰，任美鹏，孙腾飞，谢仁军(中海油研究总院有限责任公司，北京100028)基金项目：国家自然科学基金项目“深水高温高压井钻采过程中密闭环空压力预测和套管柱力学研究”（51504284)摘要井口多次泄压、注泡沫隔离液等操作会在井口形成气柱，环空含气会对圈闭压力产生较大的影响。

文中基于传热学理论，建立了生产期间的井筒传热模型；并考虑流体热膨胀/压缩效应、井筒体积变化等因素，根据气体状态方程，建立了含气状态下环空圈闭压力的计算模型；根据实例井参数，分析了气井产量、环空气柱长度对圈闭压力的影响。

结果表明：气 井产量越大，环空温度越高，形成的圈闭压力也越大；环空气柱越长，圈闭压力越小；产气量为30x104m E/d时，70m气柱形成的环空圈闭压力基本与大气压持平。

环空含气圈闭压力的计算研究结果可为高温高压气井圈闭压力的预测及防治提供理论支持。

关键词圈闭压力；气柱；温度剖面；膨胀系数；压缩系数中图分类号：T E24文献标志码：AAnnular pressure buildup calculation of annular gas trapZHANG Xingquan, LIU Shujie, REN Meipeng, SUN Tengfei, XJE Renjun(CNOOC Research Institute^ Beijing 100028，China)Abstract：T h e operation such as multiple pressure relief and foam separation injection can form gas column at the wellhead, and the gas c olumn in the annular space has a great influence on the annular pressure buildup (APB). Based on heat transfer theory, the model of wellbore heat transfer during production was established. T h e A P B calculation of annular gas trap was developed by considering the liquid expansion and compression effect, wellbore volume change, fluid thermal property and gas state equation. T he influence of the gas column length on the A P B was analyzed according to the actual parameters. T h e results show that the higher the production of gas well, the higher the temperature of the annular and A P B; the greater the length of gas column, the smaller the pressure of the wellhead; w h e n the gas well production is 30x104m3/d and annular column is 70 m, A P B is reduced to atmospheric pressure. T h e research on A P B calculation of annular gas trap provides theoretical support for the prediction and prevention of the high pressure and high temperature gas wells.Key words：annular pressure buildup; gas column; temperature profile; expansion coefficient; compression coefficient0引言温度升高导致密闭各层套管间环空液体发生膨 胀，形成环空圈闭压力。