高含硫气井井底流压确定方法、存储介质及计算机设备技术

本发明专利技术公开了一种高含硫气井井底流压确定方法、存储介质及计算机设备，所述方法包括：根据高含硫气井井筒沿程的硫相态分布对高含硫气井井筒进行分段；对于每一段井筒，以预设长度为单元，对该井筒进行分段，得到多个井筒单元；计算每个井筒单元中流体混合物的物性参数；根据每个井筒单元中流体混合物的物性参数计算每个井筒单元的实际压力梯度；基于所述实际压力梯度与预设的压力梯度初值之间的差值，调整预设的压力梯度初值；按照调整后压力梯度计算井筒沿程每个深度点的压力值。本发明专利技术能够在计算高含硫气井的井底压力时考虑硫相存在及硫相变的影响，使得高含硫气井的计算结果更精确。精确。精确。

【技术实现步骤摘要】
高含硫气井井底流压确定方法、存储介质及计算机设备


[0001]本专利技术属于采气工程应用
，具体涉及一种高含硫气井井底流压确定方法、存储介质及计算机设备。

技术介绍

[0002]目前，计算气井井底流压的考虑多相流的压降模型有很多，但是每种方法均有各自的适用性及局限性。
[0003]这些模型可以根据是否考虑流型进行分类，其中，不考虑流动型态的模型重典型的为Hagedorn
‑
Brown方法。该方法是以气液两相滑脱为基础，基于单相流体和机械能守恒定律，根据现场大量试验数据反算持液率，形成可用于各种流型的两相垂直上升管流压降关系式，该方法适用于垂直和近似垂直的油井、气井或凝析油气井，在倾角大于70
°
时最准确，特别适用于产水气井的流动计算。考虑流动型态的模型有Beggs
‑
Brill方法、Duns
‑
Ros方法、Oriszewski方法、Mukherjee
‑
Brill方法等，其中，Beggs
‑
Brill方法是在直径25.4mm，38.1mm，长27.4m的倾斜透明管中用水和空气进行的大量实验，进而得到不同倾斜管道中气液两相流动的持液率和阻力系数相关规律。该方法适用于垂直井、斜井和水平井，以及具有任意倾角的管路；Duns
‑
Ros方法是在实验室中以10m长的垂直管进行了约4000次气液两相管流实验，获得了约20000个数据点，总结得出了流态分布图，以总压降形式给出了压降模型基本方程。该方法适用于垂直和高倾斜的油井、垂直气井和凝析油气井，还适合油管、气管和凝析油气管。Oriszewski方法是应用148口油井的实测数据，通过对比分析多个气液两相流计算方法，然后分析不同流型则其优者综合其他的研究成果得出4种流型的压降计算方法。该方法适用于垂直和近似垂直的油井、气井或凝析油气井；Mukherjee
‑
Brill方法是通过大量的实验研究，采用相关分析、因次分析等方法确定倾斜(垂直、水平)管两相流持液率和摩阻系数等参变量的近似值，改善压力计算的准确性。该方法适用于定向井以及起伏管两相流压力计算。
[0004]考虑硫相存在的适用于高含硫气井的井底压力计算方法研究较少。例如，根据传热学和气—固两相流动理论，建立考虑井筒硫颗粒析出的井筒温度、压力分布计算的新模型。该模型可用于高含硫气井井筒温度、压力分布和析出硫颗粒体积的计算与分析，但未考虑水的影响和沿井筒硫的相态变化对压力计算的影响。例如，建立高含硫气井井筒气液固多相流动和传热数学模型，给出了多场耦合硫析出的计算方法。该模型考虑了井筒中存在硫结晶颗粒、凝析油、水等多相条件，通过建立求解井筒多相流动及传热模型并结合硫析出模型得到井筒内部温压场分布及硫析出特征。由于该井筒流动过程涉及多相，对井筒内的各相截面占有率计算准确性严重影响计算精度，该模型对截面持液率计算过程描述不清楚，此外，硫在井筒中可以固相和液相形式存在，不同相态下井筒硫处理措施有所不同，该模型能判断硫析出位置，但并未给出液硫和固硫在井筒内的分布情况。
[0005]综上所述，第一，现有的压降计算方法主要针对常规气井生产中的气液相流动建立压降计算模型，未考虑液态硫及固态硫的存在；第二，现有多相流计算方法未考虑井筒沿
程硫的相态分布中液硫相与油相对井筒压降及井底压力的影响。
[0006]现在亟须一种高含硫气井井底流压确定方法、存储介质及计算机设备。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术提供了一种高含硫气井井底流压确定方法、存储介质及计算机设备。
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种高含硫气井井底流压确定方法，包括以下步骤：
[0009]根据高含硫气井井筒沿程的硫相态分布对高含硫气井井筒进行分段；
[0010]对于每一段井筒，执行以下步骤：
[0011]以预设长度为单元，进一步对该井筒进行分段，得到多个井筒单元；
[0012]基于高含硫气井井筒温度分布和预设的压力梯度初值，计算每个井筒单元中流体混合物的物性参数；
[0013]根据每个井筒单元中流体混合物的物性参数计算每个井筒单元的实际压力梯度；
[0014]基于所述实际压力梯度与预设的压力梯度初值之间的差值，调整预设的压力梯度初值，直至每个井筒单元的实际压力梯度与预设的压力梯度初值之间的差值小于预设阈值为止；
[0015]按照调整后压力梯度计算井筒沿程每个深度点的压力值。
[0016]根据本专利技术的实施例，优选地，所述高含硫气井井筒沿程的硫相态分布通过以下步骤得到：
[0017]计算高含硫气井井筒沿程的温度场分布；
[0018]基于高含硫气井井筒沿程的温度场分布和硫的相态判别模型，确定井筒沿程的硫相态分布。
[0019]根据本专利技术的实施例，优选地，通过以下表达式，计算高含硫气井井筒沿程的温度场分布：
[0020][0021]其中，T
i
为井筒沿程温度，K；z为井深，m；p
i
为井筒沿程压力，Pa；T
e
为井外环境温度，K；λ
e
为地层导热系数，W/(m
·
K)；f
m
为摩擦因子，无量纲；C
Jm
为混合流体的恒压比热容，J/(kg
·
K)；C
pm
为焦耳
‑
汤姆森系数，无量纲；f(t)为反映地层非稳态特征的函数；r
t
为油管半径，m；U
a
为总传热系数，W/(m
·
K)；v
m
为混合物流速，m/s；g为重力加速度，m/s2；α为井斜角，(
°
)。
[0022]根据本专利技术的实施例，优选地，基于高含硫气井井筒沿程的温度场分布和硫的相态判别模型，确定井筒沿程的硫相态分布，包括：
[0023]根据硫溶解度模型确定高含硫气井井筒中硫的析出位置；
[0024]通过高含硫气井井筒中硫的析出位置确定高含硫气井井筒中的析硫井段；
[0025]根据元素硫熔点温度曲线确定析硫井段中的硫相态分布。
[0026]根据本专利技术的实施例，优选地，所述硫溶解度模型为：
[0027][0028]其中，C
s
为硫的溶解度，g/m3；ρ
g
为天然气密度，kg/m3；T为井筒内温度，K。
[0029]根据本专利技术的实施例，优选地，基于高含硫气井井筒温度分布和预设的压力梯度初值，计算每个井筒单元中流体混合物的物性参数，包括：
[0030]通过以下表达式，计算每个井筒单元中流体混合物的流速：
[0031]v
m
＝v
sl
+v
sg
+v
ss
[0032]其中，v
m
为流体混合物的流速，m/s；v<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含硫气井井底流压确定方法，其特征在于，包括以下步骤：根据高含硫气井井筒沿程的硫相态分布对高含硫气井井筒进行分段；对于每一段井筒，执行以下步骤：以预设长度为单元，进一步对该井筒进行分段，得到多个井筒单元；基于高含硫气井井筒温度分布和预设的压力梯度初值，计算每个井筒单元中流体混合物的物性参数；根据每个井筒单元中流体混合物的物性参数计算每个井筒单元的实际压力梯度；基于所述实际压力梯度与预设的压力梯度初值之间的差值，调整预设的压力梯度初值，直至每个井筒单元的实际压力梯度与预设的压力梯度初值之间的差值小于预设阈值为止；按照调整后压力梯度计算井筒沿程每个深度点的压力值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高含硫气井井筒沿程的硫相态分布通过以下步骤得到：计算高含硫气井井筒沿程的温度场分布；基于高含硫气井井筒沿程的温度场分布和硫的相态判别模型，确定井筒沿程的硫相态分布。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下表达式，计算高含硫气井井筒沿程的温度场分布：其中，T
i
为井筒沿程温度，K；z为井深，m；p
i
为井筒沿程压力，Pa；T
e
为井外环境温度，K；λ
e
为地层导热系数，W/(m
·
K)；f
m
为摩擦因子，无量纲；C
Jm
为混合流体的恒压比热容，J/(kg
·
K)；C
pm
为焦耳
‑
汤姆森系数，无量纲；f(t)为反映地层非稳态特征的函数；r
t
为油管半径，m；U
a
为总传热系数，W/(m
·
K)；v
m
为混合物流速，m/s；g为重力加速度，m/s2；α为井斜角，(
°
)。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于高含硫气井井筒沿程的温度场分布和硫的相态判别模型，确定井筒沿程的硫相态分布，包括：根据硫溶解度模型确定高含硫气井井筒中硫的析出位置；通过高含硫气井井筒中硫的析出位置确定高含硫气井井筒中的析硫井段；根据元素硫熔点温度曲线确定析硫井段中的硫相态分布。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硫溶解度模型为：其中，C
s
为硫的溶解度，g/m3；ρ
g
为天然气密度，kg/m3；T为井筒内温度，K。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于高含硫气井井筒温度分布和预设的压力梯度初值，计算每个井筒单元中流体混合物的物性参数，包括：通过以下表达式，计算每个井筒单元中流体混合物的流速：v
m
＝v
sl

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兵，曾大乾，张睿，顾少华，杨小松，徐中一，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：