气井自适应调流控水装置及其设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种气井自适应调流控水装置及其设计方法，设计方法包括以下步骤：步骤1：获得某一段水平井的基础参数；步骤2：根据该段水平井自适应调流控水装置安装个数，确定每个自适应调流控水装置的流量和入口速度；步骤3：根据步骤1的基础参数和步骤2的入口速度，进行初步的几何模型设计和仿真计算条件的设置，并对初步的几何模型进行仿真参数探索；步骤4：对步骤3中初步的几何模型和仿真计算条件的设置进行试验，并将试验后的实验结果与仿真结果进行数据对比；步骤5：基于DOE正交试验设计将自适应调流控水装置进行数值优化。本发明专利技术的设计方法解决了设计思路不清晰，仿真精度不高等问题，且增加了气井自适应调流控水装置的控水增产效果。

Gas well adaptive flow control device and its design method

【技术实现步骤摘要】
气井自适应调流控水装置及其设计方法
本专利技术属于油气井控水完井
，具体涉及一种气井自适应调流控水装置及其设计方法。
技术介绍
底水气藏水平井开发过程中出现的底水脊进问题，缩短了底水气藏的无水采油期，严重影响了水平井产能优势的发挥，成为了制约水平井高效开发底水气藏的关键因素。传统的ICD控水工具仅适用于水平井筒见水前，对于见水后的气井无效。目前针对ICD的缺点，对其进行改进，研究出对不利流体具有智能选择和抑制功能的自动流入控制装置，根据原理和装置的不同，可分为夹片型、浮动圆盘型、流道控制型及自膨胀型，而这其中流道控制型更加安全可靠，方便耐用。虽然AICD能很好的抑制水的产出，但是目前这种装置只适用于油井，针对气井的问题，还未得到有效的解决，而且也没有一个针对气井自适应调流控水装置的完整的设计方法。就此来看，设计一套系统的设计方法显得尤为重要。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种气井自适应调流控水装置及其设计方法，能够针对自适应调流控水装置进行方案设计，克服目前气井自适应调流控水装置设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：获得某一段水平井的基础参数；/n步骤2：根据该段水平井自适应调流控水装置安装个数，确定每个自适应调流控水装置的流量和入口速度；/n步骤3：根据步骤1的基础参数和步骤2的入口速度，进行初步的几何模型设计和仿真计算条件的设置，并对初步的几何模型进行仿真参数探索；/n步骤4：对步骤3中初步的几何模型和仿真计算条件的设置进行试验，并将试验后的实验结果与仿真结果进行数据对比；/n步骤5：基于DOE正交试验设计将自适应调流控水装置进行数值优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获得某一段水平井的基础参数；
步骤2：根据该段水平井自适应调流控水装置安装个数，确定每个自适应调流控水装置的流量和入口速度；
步骤3：根据步骤1的基础参数和步骤2的入口速度，进行初步的几何模型设计和仿真计算条件的设置，并对初步的几何模型进行仿真参数探索；
步骤4：对步骤3中初步的几何模型和仿真计算条件的设置进行试验，并将试验后的实验结果与仿真结果进行数据对比；
步骤5：基于DOE正交试验设计将自适应调流控水装置进行数值优化。


2.根据权利要求1所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤1中的基础参数包括：水平井筒参数，该段水平井处储层的流体参数，自适应调流控水装置的约束尺寸；
其中，所述水平井筒参数包括：整个水平井的长度、内外直径以及内外压力差；
所述储层的流体参数包括：液体物理参数，气体物理参数，液体和气体在该段水平井处所占的百分比以及该端水平井处周围的物理环境；
所述约束尺寸为：设计一个容纳自适应性调流控水装置的中心控制结构，并约束所述中心控制结构的长、宽、高。


3.根据权利要求2所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤2中，按照现场实际生产的需求，初步确定该段水平井自适应调流控水装置的安装个数n，再根据水平井已知的总的生产总量Q总，从而确定每个自适应调流控水装置的流量Q1＝Q总/n；再根据每个自适应调流控水装置已知的入口面积A，确定每个自适应调流控水装置的入口速度v＝Q1/A。


4.根据权利要求3所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤3中的仿真参数探索包括：边界层厚度、网格划分、网格质量检查、体网格生成以及网格无关性验证；
所述步骤3中的仿真计算条件的设置包括：流体流态的划分、湍流模型的选取、多相流模型的选取、边界条件的设置、稳态流场的分析以及瞬态流场的分析。


5.根据权利要求4所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤5中，又具体包括以下步骤：
步骤5.1：基于DOE方法建立气井自适应调流控水装置数值优化的样本库；
步骤5.2：构建气井自适应调流控水装置主要几何参数与流过气井自适应调流控水装置的流体压降之间的近似模型，并对谁进行精度预测；
步骤5.3：采用全局优化算法对所述近似模型进行全局优化；
步骤5.4：根据全局优化结果，对气井自适应调流控水装置的压力场、速度场以及压降损失进行分析，对全局优化结果进行进一步的验证。


6.根据权利要求5所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤5.1中，又具体包括以下步骤：
步骤5.11：根据自适应调流控水装置的流动阻力的产生公式，确定影响自适应调流控水装置中增加流动阻力，达到调流控水目的的主要几何参数，确定的主要几何参数包括：入口面积、入口数量、支路数量、支路夹角和出口面积；
步骤5.12：采用正交试验设计DOE方法，构建气井自适应调流控水装置数值优化的多组实验方案；
步骤5.13：应用数值计算软件对步骤5.12中的多组试验方案进行数值计算；
步骤5.14：根据步骤5.13中数值计算获得的结果，建立样本库。


7.根据权利要求6所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤5.11中，主要几何参数的确定过程如下：
所述流动阻力的产生公式为：根据伯努利方程，通过改变水的流径使水得到最大的流出速度，从而使出口压力最小，使整体自适应调流控水装置获得的最大压降Δp＝ΔpL+ΔpN+ΔpS；其中，ΔpL为环状通道压降；ΔpN为喷嘴压降；ΔpS为流槽压降；
其中，所述环状通道压降ΔpL包括沿程压力损失和局部压力损失；



式中，λ为沿程损失系数；l为环状管道的长度；dl为环状管道的直径；ζ为局...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭，何祖清，李晓益，伊伟锴，岳慧，姚志良，刘欢乐，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11