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第四部分 井筒流体力学1单相（气体）流体力学－静止气柱1.1 平均温度和平均气体偏差系数计算方法(4--1)03415.0exp(TZ Hp p g ts ws γ=式中 — 按静止气柱公式计算的井底压力。
关井时为地层压力，开井时为井底流动压力，M Pa ；ws p—静止气柱的井口压力。
关井时为井口最大关井压力，开井时为不流动气柱的井口压力，Mts p Pa ；— 气体相对密度；g γ— 井口到气层中部深度，m;H — 井筒内气体平均绝对温度，K ；T=T 2/)(ws ts T T +，— 静止气柱井口，井底绝对温度，K;ts T ws T — 井筒气体平均压力，M Pa;p=p 2/)(ts ws p p +— 井筒气体平均偏差系数，由两种计算方法Z= 或 =Z ),(T p f Z 2/)(ws ts Z Z +，— 静止气柱井口，井底条件下的气体偏差系数。
ts Z ws Z 已知，计算的步骤如下；ts p ws p （1）首先对赋初值，建议ws p12192)(H p p p ts ts o ws+=（2）根据,和，求p T g γZ（3）代入式（4--1）计算。
如与之差符合规定的精度要求，则即为所求。
Z )1(wsp )1(wsp )(o wsp )1(wsp 反之，继续迭代到符合规定的精度。
如用计算机计算，有多种算法： 可取Z=1为初值；或=取为初值；或规定迭代次数，一)(o wsp ts p 般迭代5次即可满足工程要求。
1.2 Cullender 和Smith 计算方法1.2.1 按井深H 计算（一步法）(4--2)⎰=wstsp p g Idp H γ03415.0(4--3)pZTI =由数值积分（一步梯形法）得：(4--4)H g γ03415.02))((ts ws ts ws I I p p +-≈式中ts tsts ts p T Z I =wsws ws ws p T Z I =其余符号同前。
第三章作业3-1解：（1）当气井流动符合达西流动条件时，()22e wf sc ew774.6lnkh p p q r T Z r μ-=由已知得，3212,32,395.6,0.027,1.510,0.89,180,0.1e e w h m p MPa T K mPa s k m Z r m r mμμ-=====⨯===① 计算绝对无阻流量AOF 将0wf p =代入上式，得()222e wf 43sc e w774.6774.6 1.5123220.0410180395.60.0270.89lnln0.1kh p p q m d r T Z r μ-⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯②当16.5wf p MPa =时()()2222e wf 43sc ew774.6774.6 1.5123216.514.7110180395.60.0270.89lnln 0.1kh p p q mdrT Z r μ-⨯⨯⨯-===⨯⨯⨯⨯（2）当速度系数和表皮系数分别为104.16110, 1.5S β=⨯=时，由公式-18=2.19110g wK D hr βγμ⨯，得（其中0.76g γ=）紊流系数()10118634.161100.76 1.52.191103.2100.027120.1D m d ---⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯① 计算绝对无阻流量AOF 当0wf p =时，()222e wf 41774.6774.6 1.51232150.1910395.60.0270.89kh p p A T Zμ-⨯⨯⨯===⨯⨯⨯231803lnln 1.58.2540.14e w r A S r =-+=-+= 则此时()4317.074110sc q m d ===⨯②当16.5wf p MPa =时()()2222e wf 41774.6774.6 1.5123216.5110.2610395.60.0270.89kh p p A T Zμ-⨯⨯⨯-===⨯⨯⨯231803lnln 1.58.2540.14e w r A S r =-+=-+= 则此时()4368.2512.7357102 3.210sc q m d --===⨯⨯⨯ 3-2解：22222lg 5.905, lg()0.6226, lg()0.7049,r wf r wf q p p p p sc ⎡⎤=-=-=-∑∑∑⎢⎥⎣⎦222r wf 22g lg()0.6775, 0.09117, 6066.563,r wf sc sc p p l q p pq sc q -⎡⎤-=-==∑⎢⎥⎣⎦∑∑22139.767, () 3.519 r wfscq p p =-=∑∑ （1）指数式产能方程5.9050.6226(0.7049)(0.6775)lgC=1.60540.6226(0.7049)(0.7049)⨯--⨯-=⨯--⨯-4(0.6775) 5.905(0.7049)0.728540.6226(0.7049)(0.7049)n ⨯--⨯-==⨯--⨯-lg 1040.271C C ==则22220.7285()40.271(2.8145)n sc r wf wf q C p p p =-=-220.728543()40.271(2.8145)181.87410()n r AOF C p m d ===⨯气井的流入动态曲线为：（2）二项式产能方程20.091176066.563139.767 3.5191.2951046066.563139.767139.767A -⨯-⨯==⨯⨯-⨯44 3.5190.09117139.7672.8181046066.563139.767139.767B -⨯-⨯==⨯⨯-⨯则22242wf 2.8145 1.29510 2.81810sc sc p q q ---=⨯+⨯24341.29510144.68310()22.81810AOF m ---⨯===⨯⨯⨯第四章作业4-2．某气井气层中部井深3000m ，井口温度为25℃，气层温度为110℃，气体相对密度0.65。
《采气工程》教学大纲课程编号：020090060总学时及其分配：32学时（课堂教学28学时）学分数： 2.0适用专业：煤及煤层气工程任课学院、系部：能源科学与工程学院采矿工程系一、课程简介《采气工程》是煤层气工程专业的必修专业课。
通过本课程的学习，掌握采气工程相关的基本概念、原理，具备对煤层气采气过程中发生的机械故障进行诊断、检修及采气方案进行设计的初步能力，掌握应用采气系统工程理论分析排采工作制度的方法。
二、课程教学的目标本课程主要讲授煤层气产出机理、产出过程中压力传递的主控因素及变化规律，不同排采阶段的排采控制理论制定的原则、依据、方法及排采曲线的动态特征，煤层气井常见故障的处理方法。
学生通过本课程的学习，掌握煤层气排采工作制度制定的方法，会根据不同地质情况具体分析采取相应的排采制度以及具备处理排采设备常见故障的能力；掌握煤层气采气工程设计方案的编写流程。
三、课程教学的基本内容及教学安排绪论（2学时）知识要点：煤层气采气工程的主要任务、国内外采气工程的发展现状及趋势及采气工程的特点及生产管柱结构、基本流程。
目标要求：了解煤层气地质与采气工程的关系，国内外现状、存在问题及如何学好采气工程。
采用课堂教学2学时。
第一章煤层气赋存、产出机理（4学时）知识要点：分析煤层气孔隙结构模型、赋存特征、吸附影响因素，详细阐述煤层气产出及排采的“一条曲线”、“二元解吸”、“三层产出”、“四种流态”的内涵。
目标要求：掌握煤层气从煤储层中产出的先决条件及控制因素。
采用课堂教学4学时。
知识要点：分垂直井和水平井阐述。
垂直井方面，分析煤层气垂直井排采时压力传递的影响因素，并介绍目前活性水压裂过程中裂缝形态的控制因素，最后讲授原始渗透率与压裂后渗透率之间关系不同引起的压力传播规律的不同。
根据压力传播规律、相态变化划分煤层气井排采阶段，并引导学生建立不同排采阶段的压力动态变化模型。
水平井方面，讲授水平井与垂直井排采过程中压力传递的不同，以及压力传递的影响因素，最终建立水平井压力动态变化模型。
采气工艺技术复习题一、填空部分1.气井完成方法有（裸眼完井）、（射孔完井）、（衬管完井）、（尾管完井）。
2.气井试气工序（通井）、（洗井）、(压井)、(射孔) （诱喷）、（测试）。
3. 油气藏的类型（构造油气藏）、（地层油气藏）、（岩性油气藏）4.自喷采气时气液混合物在井筒内的流动状态有（泡流）、（断柱流）、（环流）、（雾流）。
5. 气井生产中常见下列压力参数:地层压力、套压、流压、油压.输压、流量计静压，它们之间相互联系，按大小依次为：地层压力>流压>套压>油压>(计量前分离器压力)>流量计静压>输压6. 沉积岩分（碎屑岩）、（粘土岩）、（碳酸盐岩）。
7.根据成因，组成地壳岩石分为（岩浆岩）、（沉积岩）、（变质岩）三大类，其中油气的绝大部分储存在（沉积岩）岩层中。
既能生油又能储油的地层岩石（沉积岩）8.气藏驱动类型（气驱）、（弹性水驱）、（水驱）。
9.油气藏形成的基本条件有（）、（）、（）10.气井井口装置由（套管头）（油管头）（采气树）三大部分组成。
11.流体的渗流过程中，地层能量有（边水底水压头）、（气顶压头）、( 溶解气)、( 岩石与流体弹性)、（重力位能）12.生成油气的原始物质（有机污泥）有机质向油气转化的条件包括（温度与时间）（放射性元素）（厌氧细菌）（催化剂）（压力）13.燃烧的必要条件（可燃物）、（助燃物）、（着火源）。
14.天然气的主要物理性质，包括（主要成份）（分子量）（密度重度相对密度）（粘度）（具体状态方程式）（临界温度与临界压力）（含水量和溶解度）等物理参数15. 灭火的基本原理可以归纳为（冷却法）、（窒息法）、（隔离法）。
16.鄂尔多斯盆地的现今构造面貌奠基于加里东末期、（燕山）中期的构造运动，发展完善于（喜马拉雅运动）。
17.在同一（圈闭）中，具有同一种（压力）系统的油气圈闭叫油气藏。
常见的油气藏有（背斜油气藏）、（断层遮挡油气藏）、（岩性圈闭油气藏）、（地层遮挡油气藏）几类：18.采集输资料录取包括（压力）、（温度）、（天然气产量）、（产水量）、（凝析油量）、（气层深度）、（硫化氢）、（氯根）、（药剂加注量）。
烃气驱井筒流动规律
烃气驱井筒流动规律：
烃气驱井筒流动规律是指在油气开采过程中，通过注入烃气使原油在油层中流
动的行为规律。
烃气驱井筒流动规律的研究对于油气开采的有效实施具有重要意义。
在烃气驱井筒中，烃气被注入油层后，由于其相对于原油的低密度以及挥发性，它会上浮并形成驱油气柱。
这个驱油气柱会向上推动原油，使其在油层中发生流动。
研究发现，烃气驱井筒流动规律主要包括以下几个方面：
1. 驱油气柱高度的变化：驱油气柱在油层中的高度与驱替效率直接相关。
烃气
注入的速度、压力以及油井的物理特性等因素会影响驱油气柱高度的变化。
通过合理控制这些因素，可以实现最优的驱替效果。
2. 驱替效率：驱替效率是指烃气驱井筒流动规律下油层中原油被烃气驱替的效果。
驱替效率的高低受到原油粘度、温度、驱油气柱的高度以及岩石渗透率等因素的影响。
3. 流动趋势分析：研究驱油气柱在井筒中的流动趋势是理解烃气驱井筒流动规
律的关键。
通过测量油井中的压力和温度等参数，并结合岩心分析和数值模拟等方法，可以对驱油气柱的流动趋势进行合理的预测和分析。
4. 驱油气柱的分布特征：研究发现，烃气驱井筒流动规律下驱油气柱在油井中
的分布特征具有一定的规律性。
了解这些分布特征可以为优化油气开采方案提供参考依据。
总之，烃气驱井筒流动规律的研究对于油气开采的高效实施至关重要。
在实际
应用中，需要综合考虑烃气注入参数、油井结构以及油层特征等因素，以实现最佳的驱替效果和开采效益。
第四章气体井筒流动中国石油大学（北京）
第四章气体井筒流动规律第一节气体稳定流动的能量方程
第二节气体井底压力计算
第三节气液两相流动井底压力计算
第四节气井流出动态曲线和油管特性曲线
第五节气体嘴流及节流动态
第六节气体水平管流
= ，
kg/s；
流过单位截面积的气体质量流量，对于等径油管，
二、能量方程
气体稳定流动是指在所讨论的的管段内（热力体系内），任何断面上气体的一切参数都不随时间变化，流入和流出的质量守衡，功和热的交换也是一个定值。
图3-1 管段能量示意图
截面1、2之间能量平衡关系式内能膨胀功动能位能内能膨胀功动能位能
对于1kg质量气体：m=1内能膨胀功动能位能
dL dH θ
三、管内摩阻计算方法
对于单相流体，无论是水或是气，水力学中介绍的达西阻力公式是计算管内摩阻的基本公式。
达西阻力公式为：
图3-2 单相管流Moody 图
1.74
1.74
1.74
2.Jain公式：
3.Chen公式：
式中：
四、流态与判断层流与紊流
第二节气井井底压力计算
在气藏工程和采气工艺中，气层压力和井底流动压力都是十分重要的数据。
取得数据的途径，一是下井底压力记实测，
另一是通过井口压力计算。
本节中心内容就是介绍静止气柱、流动气柱计算井底压力的方法。
一、气体垂直管流动二、静止气柱
三、流动气柱
一、气体垂直管流动
（1）密度
（2）速度
气井井筒流动的通用压力计算式
二、静止气柱
显然，已知井口条件下诸参数，无论用何种方法计算，首先都要对未知赋初值数p ws ，用迭代法试算p ws 。
解题步骤如下：
12192求解方法——迭代法
=Pts(1+0.00008H)
三、流动气柱
取指数：
12192
二、静止气柱:
井底静压的计算方法
三、流动气柱:
井底流压的计算方法
第二节
气井井底压力计算
气井的井底压力计算
公式的适用条件：
1、垂直井
2、干气气井
凝析气田产水气田
在气田开采过程中，凝析气、湿气中的重烃和水汽，在油管内会部分冷凝成液相，成为气液两相流。
四、气液井拟单相流井底压力计算
与油井相比较，气液比远远高于油井，流态属于雾流，即气相是连续相，液相是分散相。
为简化计算，将此类井视为均匀的单相流，称之为拟单相流，直接借鉴单相气流的解题思路和步骤。
一、凝析气井
开采凝析气，如果井底流动压力接近凝析气田的上露点压力，油管内可能有液烃生成，出现气液两相。
如果GOR>1780m3（标）/m3，可近似地视为单相来计算。
准备计算参数时，必须完成下述修正。
以凝析气井为例：
1.气体流量的修正
将凝析油折算成标准状态下的气体体积。
凝析油的相当体积用符号q
EG 表示，单位是m3（标）
/m3
一、凝析气井
2.对气体相对密度的修正
w
3.对气体偏差因子的修正
建议用计算复合气体的临界参数，再按常规方法确定偏差因子Z 。
w
第四节气水同产井井底压力计算气井生产一段时间后出水，产水量逐渐增高，使纯气井变成气水井。
•一、两相垂直管流概述
•二、Hagedorn和Brown计算方法
•三、油管流动压力梯度图版
一、两相垂直管流
流态
1.流态
图
3-5 流态划分比较图雾状流
过度流
段塞流
气泡流
（
3）气液混合物密度（Density of Gas Liquid Mixture
）
无滑脱持气率（No-Slip Gas Holdup ）可定义为：
（4）液相密度
若气井有凝析油和水，液相密度：
（5）表观速度（Superficial Velocity）。
