井筒多相管流压力梯度计算新方法

井筒多相流体流动规律研究—Beggs-Brill 方法油井井筒中流体大都是油气或油气水三相混合物，为了掌握油井生产规律及合理地控制和调节油井工作方式，必须准确计算井筒中的压力损失。

Beggs-Brill 方法是一种可用于水平、垂直和任意倾斜角度的气液两相流动计算的方法。

它是目前用于斜直井、定向井和水平井井筒多相流动计算的一种精确度高、适应性好的方法。

（1） 基本方程{-=+-+-+-dP dZ P H H g GV DA H H VV PL L g L L L g L sg [()]sin [()]/ρθλρρ1211 (3－11) 式中， P —压力；dZdp —压力梯度； λ—流动阻力系数；D —管的内径；A —管的流通截面积；G —混合物的质量流量；sg V —气相表现（折算）流速；θ—管柱与水平方向的倾角；Z —沿井筒方向的长度；H L —持液率；g —重力加速度；l ρ—液体密度；g ρ—气体体密度。

（2）流动型态Beggs-Brill 将水平气液两相管流的方程流型归为四类：分离流，过渡流，间歇流和分散流。

图3-7为Beggs-Brill 方法修正后的流型图。

纵坐标为弗洛德准数：gDV N Fr 2= 横坐标为入口液相含量：E Q Q Q L L L g=+ 式中，Q L —入口(就地)液相体积流量；Q g —入口(就地)气相流量。

图3-7 Beggs-Brill 流型分布图图中L 1 ,L 2, L 3和 L 4为四个流型区的分隔线，分区线的方程为：4684.22302.010009252.0316-==EL E L L L E L E L L367334673301005==--....（3） 持液率及混合物密度确定1）持液率H L ()θ在用Beggs-Brill 方法进行计算倾斜管流时，首先按水平管计算,然后进行倾斜角校正。

H H L L ()()θψ=0 (3－12) 式中， H L ()θ—倾角为θ的气液两相流动的持液率;H L ()0—同样流动参数下,水平流动时的持液率;ψ—倾斜校正系数。

一种计算多相垂直管流井底流压的新方法多相垂直管流井底流压是石油工程中一个重要的参数，它对于评估井底流体状态和优化油井生产具有重要意义。

本文将介绍一种计算多相垂直管流井底流压的新方法。

传统的多相垂直管流井底流压计算方法通常基于流体力学原理，并假设流体为不可压缩流体和稳态流动。

然而，在实际工程中，流体通常是可压缩流体，并且具有非稳态流动性质。

因此，传统方法的计算结果与实际情况可能存在较大偏差。

本文提出的新方法结合了传统的流体力学原理和实验数据，以改进多相垂直管流井底流压的计算精度。

具体方法如下：1.首先，需要获取流体的物理性质，包括密度、粘度和可压缩系数等。

这些物理性质可以通过实验或者现有文献中的数据进行获取。

2.其次，根据流体的性质和井深，采用流体力学原理建立多相垂直管流的数学模型。

考虑到流体可压缩性，我们采用了非稳态流动模型，并考虑了压力和液体速度的变化。

3.接下来，根据实验数据或者模拟结果，建立流体的状态方程。

这个方程可以包括流体密度和粘度的函数。

4.然后，将状态方程和非稳态流动模型结合，通过数值方法求解多相垂直管流的差分方程。

我们可以使用常用的数值方法，如有限差分法或者有限元法，来近似求解该差分方程。

5.最后，通过迭代计算，求解出多相垂直管流的井底流压。

迭代计算的过程中，可以根据实际工程情况，调整求解的精度和合理的迭代次数。

这种新方法的优点在于考虑了流体的可压缩性以及非稳态流动的特性，可以更准确地预测多相垂直管流的井底流压。

同时，该方法基于实验数据或者模拟结果，与实际情况更为接近，具有更高的实用性。

综上所述，本文介绍了一种计算多相垂直管流井底流压的新方法。

该方法结合了流体力学原理和实验数据，可以提高计算的精度和实用性。

未来的研究可以进一步完善该方法，并将其应用于实际的井底流压计算中，以促进石油工程领域的发展。

一种计算多相垂直管流井底流压的新方法
吴芒;林琪
【期刊名称】《钻采工艺》
【年(卷),期】2001(024)003
【摘要】半个多世纪以来,国内外学者已经提出了许多垂直管多相流井底流压的计算方法.这些方法主要是基于多相流处于稳态流动,通过各种流态模型的建立和适用条件研究,较好解决了多相流井底流压的计算问题.如:Hasan-Kabir相关式、Hagedorn-Brown相关式、Aziz相关式、Beggs-Brill相关式、Orkiszewski相关式等.但是,至今还未见到多相垂直管流不稳定流井底流压的计算研究的专题报道.文中就此介绍一种计算多相垂直管流井底流压的新方法,供现场工程人员参考或使用.
【总页数】4页(P22-24,28)
【作者】吴芒;林琪
【作者单位】四川石油局钻采工艺技术研究院;西南石油学院石油工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TE312
【相关文献】
1.用多相管流理论计算抽油井井底流压 [J], 廖锐全;汪崎生;张柏年
2.一种计算油井井底流压的新方法 [J], 叶雨晨;杨二龙;齐梦;隋殿雪
3.起伏多相管流压降计算方法的研究 [J], 喻西崇;冯叔初
4.油井多相垂直管流压降计算法的研究进展 [J], 蒋世全;邱大洪;张振国;张钧
5.井筒多相管流压力梯度计算新方法 [J], 廖锐全;汪崎生;张柏年
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井筒压力分布计算的实用方法石油工程与环境工程学院
1.根据井深信息，将井筒分成多个等高段，并确定每个等高段的深度范围。

2.根据井筒里管柱和井壁的物性参数（例如渗透率、孔隙度、粘度等）、流体参数（例如流体密度、粘度等）和生产参数（例如注入流量、产能等），计算每个等高段的径向渗透率和产能指数。

3.根据压力初始化条件，例如表层压力或者已知深度处的压力值，计算各个等高段的初值。

4.从井底开始，利用数值计算方法（例如有限差分法、有限元法等）逐个等高段计算各个深度处的压力。

5.根据井筒内的流体流动方程，设置边界条件，例如井底为产气井或注水井，确定产气或注水量。

6.通过迭代求解，直到各个深度处的压力趋于稳定。

上述是计算井筒压力分布的一般步骤，但实际计算中还需要考虑一些特殊情况，例如考虑井筒内的多相流体、非稳态流动以及储层非均质性等因素。

在实际应用中，通常使用计算机软件进行井筒压力分布的计算。

常用的软件包括PROSPER、ECLIPSE等。

这些软件可以根据输入的井筒和流体参数进行自动计算，并输出各个深度处的压力分布情况。

总结起来，井筒压力分布计算是石油工程中的重要计算工作，通过使用稳态径向流模型和计算机软件，可以得到井筒内不同深度处的压力分布情况，为石油开采及井筒设计提供依据。

第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算第一节 油井流入动态（IPR 曲线）一、教学目的掌握油井流入动态、采油指数等相关定义；并掌握单相流体流动、油气两相渗流、单相与油气两相渗流同时存在、油气水三相以及多油层情况下油井流入动态的绘制方法。

二、教学重点、难点教学重点：1、油井流入动态的定义以及计算方法；2、不同条件下油井流入动态的计算。

教学难点：1、单相与两相渗流同时存在时油井流入动态的计算；2、油气水三相流动时油井流入动态的计算。

三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表。

四、教学内容本节主要介绍五个方面的问题：1、 单相液体的流入动态.2、 油气两相渗流时的流入动态.3、 wf b r p p p >>时的流入动态.4、 油气水三相流入动态.5、 多层油藏油井流入动态.(一)单相液体的流入动态1、基本概念油井流入动态：油井产量(q0)与井底流动压力(p wf)的关系，反映了油藏向该井供油的能力。

油井流入动态曲线：表示产量与流压关系的曲线，简称IPR曲线。

Inflow Performance Relationship CurveIPR曲线基本形状与油藏驱动类型有关。

即使在同一驱动方式下，还将取决于油藏压力、油层厚度、渗透率及流体物理性质等。

2、生产试井生产试井又称为系统试井或稳定试井，它是指在生产过程中对油层的研究，它的目的和方法都与不稳定试井存在区别：⑴试井的目的通过试井，可解决四个方面的问题：①对油气水性质的研究；②对油层物性的研究（油藏物理）；③对油层非均质性和油藏驱动类型的研究（油藏工程）；④井底流动的研究（采油工程）。

生产试井的特点：不需停产或间断停产。

生产试井主要研究两个指标：①产量；②井底压力。

研究这两个指标，解决的问题可归纳为（即生产试井的具体目的）：①了解油层供油能力，以选择合理生产参数和设备能力；②优选采油方法，进行系统分析；③预测油井动态；④确定自喷井停喷和转抽的时间与条件；⑤评价油层污染情况，确定增产措施和效果分析。

一种计算多相垂直管流井底流压的新方法多相垂直管流是指在油井中，同时存在油气两相流动的情况。

在计算多相垂直管流井底流压时，传统的方法是使用经验公式或者基于流型的模型。

然而，这些方法在一些情况下存在较大的误差，因此需要一种新的计算方法。

一种计算多相垂直管流井底流压的新方法是基于计算流体力学（CFD）的模拟。

CFD是一种数值模拟方法，可以模拟流体的流动和相互作用。

通过建立一个油井模型，可以在计算机中对多相垂直管流进行模拟计算，从而得到井底流压的准确数值。

具体的步骤如下：第一步，建立油井模型。

根据实际油井的几何形状和参数，使用专业的建模软件进行建模。

包括井筒、套管、井口、气液分离器等组成部分。

第二步，确定流体性质。

包括油气的密度、粘度、比热等参数。

这些参数可以通过实验或者现有数据来确定。

第三步，确定初始和边界条件。

根据实际情况，设定初始流体压力、温度和流速等条件，并确定边界条件，例如井口流速、压力等。

第四步，进行CFD模拟计算。

将建立的油井模型输入CFD软件中，并设置相应的求解算法和网格划分。

通过求解流体动力学方程以及物质守恒、能量守恒方程，得到流体的流动和相互作用情况。

第五步，分析结果。

根据模拟计算的结果，可以得到井底的流压分布情况，并进行进一步的分析评价，例如比较不同参数对流压的影响、确定最佳开采方案等。

采用CFD模拟计算的方法，可以考虑多相垂直管流中不同相的相互作用、流动规律等因素，获得较为准确的井底流压数值。

然而，这种方法需要一定的计算资源和专业知识，并且需要考虑流体模型和求解算法的选择，因此在实际应用中还需要进一步优化和验证。

总之，基于CFD的模拟计算是一种计算多相垂直管流井底流压的新方法，可以提供更加准确的结果，并在油井的设计和生产管理中具有重要的应用价值。

井筒多相管流计算模型研究多相流理论是贯穿石油生产全过程的基本理论，也是抽油井生产系统设计中涉及的主要理论之一。

无论是动、静液面与流压、静压等间的换算，还是下泵深度的确定、液柱载荷的计算等，均是以井筒多相流理论为基础的。

1973年，Beggs 和Brill 基于由均相流动能量守恒方程式得出的压力梯度计算方法，它将气液两相管流的流型归并为分离流、间歇流和分散流，并在分离流与间歇流之间增加了过渡流，采用了内插法计算。

9.3.2.1 基本方程在假设气液混合物既未对外作功，也未受外界功的条件下，单位质量气液混合物稳定流动的机械能量守恒方程为：dZdvvdZ dE g dZ dp ρρθρ++=-sin(9-14)式中，p 为压力；ρ为气液混合物平均密度；g 为加速度；v 为混合物平均流速；dE 为单位质量的气液混合物的机械能量损失；Z 为流动方向管长；θ为管线与水平方向的夹角。

上式右端三项表示了气液两相管流的压力降消耗于三个方面：位差、摩擦和加速度。

加速度摩擦位差⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=-dZ dP dZ dP dZ dP dZ dP (1) 位差压力梯度：消耗于混合物静水压头的压力梯度。

θρsin g dZ dp =⎪⎭⎫⎝⎛位差=[]θρρsin )1(g H H L g L L -+ 式中，L ρ为液相密度；g ρ为气相密度；L H 为持液率，在流动的气液混合物中液相的体积份数，小数。

(2) 摩擦压力梯度：克服管壁流动阻力消耗的压力梯度。

ρλD v dZ dp 22=⎪⎭⎫⎝⎛摩擦v D A G 2/λ= 式中，λ为流动阻力系数；D 为管的内径；A 为管的流通截面积；G 为混合物的质量流量。

(3) 加速度压力梯度：由于动能变化而消耗的压力梯度。

dZ dv v dZ dp ρ=⎪⎭⎫⎝⎛加速度在忽略液体压缩性和考虑到气体质量流速变化远远小于气体密度变化，并应用气体状态方程由上式可导出：dZ dp P vv dZ dp sg ρ-=⎪⎭⎫⎝⎛加速度A Q v g sg /=式中，sg v 为气相表观(折算)流速；g Q 为气体体积流量。