井口回压压力波及其波速的预测模型、方法和设备技术

本发明专利技术提供了一种井口回压压力波及其波速的预测模型、方法和设备，所述压力波的预测方法包括：S1、确定环空内单相流体的液体种类和流动状态；S2、确定拟计算的起始时间T

【技术实现步骤摘要】
井口回压压力波及其波速的预测模型、方法和设备


[0001]本专利技术涉及油气井工程固井
，具体来讲，涉及一种单相井口回 压环空压力波的预测模型、一种单相井口回压环空压力波的预测方法、一种 单相井口回压环空压力波传递速度的预测模型、一种单相井口回压环空压力 波传递速度的预测方法、以及一种设备和一种存储有计算机程序的计算机可 读存储介质。

技术介绍

[0002]对于深井控压固井的井筒流场瞬态压力波动问题，主要的关注点涉及以 下几点：在施加回压的时候，由于改变流量或调节节流阀开度而产生的压力 波在井筒中的传播方式、传递到井底所耗费的时间、以及到底井底时的压力 波动范围等。该压力波传递到井底的时间对控压固井施工参数设计具有重要 意义。
[0003]在控压固井时，当监测到地层流体侵入环空的时候，通过调节节流阀在 井口产生回压作用于整个井筒，使井底压力与地层压力逐渐趋于平衡。井口 阀门调节产生的回压以压力波的形式从井口传播到井底，这需要一定的时间， 即压力波在井筒中的传播时间。发生气侵时，环空内的流动为气液两相流动， 由于气体的压缩性和气液相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相井口回压环空压力波的预测模型，其特征在于，所述环空压力波的预测模型如公式(1)～(4)所示：型如公式(1)～(4)所示：型如公式(1)～(4)所示：型如公式(1)～(4)所示：公式(1)～公式(4)中，i、i
‑
1、i+1表示环空液相段中的任意三个相互间隔Δz的位置节点；k表示环空液相段中的液体介质，k为1时表示钻井液，k为2时表示前置液，k为3时表示水泥浆；t表示当前时刻；t+Δt表示下一时刻；Δt为时间步长；Δz为空间步长；v
k
(z
i
，t+Δt)表示环空内介质k液段的任意点i在t+Δt时刻的速度，m/s；v
k
(z
i
，t)表示环空内介质k液段的任意点i在t时刻的速度，m/s；ρ
k
(z
i
，t)表示环空内介质k液段的任意点i在t时刻的密度，kg/m3；v
k
(z
i
‑1，t)表示环空内介质k液段的任意点i
‑
1在t时刻的速度，m/s；ρ
k
(z
i
‑1，t)表示环空内介质k液段的任意点i
‑
1在t时刻的密度，kg/m3；P
k
(z
i
‑1，t)表示环空内介质k液段的任意点i
‑
1在t时刻的压力，Pa；v
k
(z
i+1
，t)表示环空内介质k液段的任意点i+1在t时刻的速度，m/s；ρ
k
(z
i+1
，t)表示环空内介质k液段的任意点i+1在t时刻的密度，kg/m3；P
k
(z
i+1
，t)表示环空内介质k液段的任意点i+1在t时刻的压力，Pa；θ为井斜角，度；g为重力加速度，m/s2；ρ
k
(z
i
，t+Δt)表示环空内介质k液段的任意点i在t+Δt时刻的密度，kg/m3；v
k
(z
i
‑1，t+Δt)表示环空内介质k液段的任意点i
‑
1在t+Δt时刻的速度，m/s；v
k
(z
i+1
，t+Δt)表示环空内介质k液段的任意点i+1在t+Δt时刻的速度，m/s；P
k
(z
i
，t+Δt)表示环空内介质k液段的任意点i在t+Δt时刻的压力，Pa；K
k
表示介质k的稠度系数，Pa.s
n
；P
k0
表示介质k液段的初始回压值，Pa；ρ
k0
表示井口回压为p
k0
时介质k的密度，kg/m3；d为环空直径，m；b
k
为介质k液段简化动量方程速度系数,m
‑1.Pa.S
n
；n
k
为介质k液段的流变参数，无量纲。2.一种单相井口回压环空压力波的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤：S1、根据当前固井过程，确定环空内单相流体的液体种类和流动状态；S2、确定拟计算的起始时间T
a
、终止时间T
b
、介质k液段的起始深度h
k,a
、介质k液段的终止深度h
k,b
、介质k液段对应的初始流量Q
k
和初始回压P
k0
；S3、对介质k液段的计算区域进行时间和空间离散化，形成X
×
Y个网格节点，其中，X＝((T
b
‑
T
a
)/Δt)+1，Y＝((h
k,b
‑
h
k,a
)/Δz)+1，计算区域中某位置点在t
j
时刻的空间坐标为(t
j
，z
i
)；S4、根据如权利要求1所述的环空压力场的预测模型，经迭代计算获得环空液相段中的所有位置点在T
a
～T
b
时段内的压力值。3.根据权利要求2所述的单相井口回压环空压力波的预测方法，其特征在于，所述迭代
计算包括：S41、输入各迭代参数的初始值、初始条件和边界条件，其中，所述初始值为：j＝2，t1＝T
a
，i＝3，z1＝0，z2＝Δz，所述初始条件为：v
k
(z，T
a
)＝Q
k
/A
k
，P
k
(h
k，a
，t)＝P0，所述边界条件为：P
k
(h
k，b
，t)＝P
回压
；S42、计算位移坐标上第j个节点对应的时刻t
j
，其中，t
j
＝t
j
‑1+Δt；S43、计算空间坐标上第i个和第i+1个节点对应的位移z
i
和z
i+1
，其中，z
i
＝z
i
‑1+Δz，z
i+1
＝z
i
+Δz；S44、根据公式(1)和公式(2)计算第i个节点在t
j
时刻的速度v
k
(z
i
，t
j
)、第i
‑
1个节点处的速度v
k
(z
i
‑1，t
j
)和第i+1个节点处的速度v
k
(z
i+1
，t
j
)中的至少一者；S45、根据公式(3)计算第i个节点在t
j
时刻的密度ρ
k
(z
i
，t
j
)、第i
‑
1个节点处的密度ρ
k
(z
i
‑1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴朗，刘世彬，黄伟，冯彬，杨川，王纯全，鲜明，刘洋，聂世均，赵常青，冯予淇，杨向宇，曾凡坤，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
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