【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油与天然气开发，尤其涉及一种考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法、装置、计算机可读存储介质和计算机设备。
技术介绍
1、相比较陆上钻井，海洋钻井工程地质环境条件苛刻，温度环境特殊，安全密度窗口窄，井筒流体流动复杂，井筒压力预测与控制困难，易诱发钻井工程恶性事故。控压钻井技术根据所钻地层的安全泥浆密度窗口，通过井口施加回压的方式精确控制环空压力剖面，使井筒压力控制在安全密度窗口内，保证安全钻进。控压钻井技术能够有效的实现复杂压力体系地层的安全高效钻进，在海洋钻井领域已经大范围应用并取得良好应用效果。
2、控压钻井技术的核心是井筒压力的预测与控制，井口施加的回压何时会传播到井底是井底压力精准预测和控压参数设计的关键，因此，井口所施加回压在井筒中的传播速度非常关键。控压钻井过程中，若未发生气体侵入井筒，钻井使用无固相或低固相钻井液，井口回压形成的压力波在钻井液和岩屑中的传播速度可看作声波在液相中传播速度，此时传播速度较大，约1300m/s。井口回压形成的压力波在井筒中的传播时间可以利用井深除以声波在液相中传播速度计算得到。
3、若控压钻井过程中发生气体侵入井筒，此时井筒由单纯液相变成了气液两相。对于气液两相流体流动，由于气相具有很强的可压缩性，气液两相流体中压力波传播的速度将远小于纯液相中压力波的传播速度，并且由于井筒不同位置自由气含量不同，各个位置的压力波传播速度也不相同。除此之外，气液两相流中气体和液体间的虚拟质量力和拖曳力对压力波的传播速度影响很大，且由于侵入井筒的气体和钻井液间
4、目前有一些关于多相流压力波传播速度的研究，主要可以分为这几类。第一类是建立双流体模型，利用小扰动线性化理论求解压力波传播速度表达式(李红涛.复杂流体介质条件下井筒压力波传播规律研究[d].西南石油大学,2015.；孔祥伟；刘祚才；靳彦欣.川渝裂缝性地层自动压井环空多相压力波速特性研究[j].应用数学和力学,2022,(12):1370-1379.)，但控压钻井里井口回压在0.1-5mpa之间，对于环空流体压力而言，用小扰动线性化理论求解不准确，该模型适用于泥浆脉冲随钻测量中压力脉冲信号的传播现象。第二类是利用流体流速当作压力波速度，事实上压力波是以流体为介质传播，但不是与流体一起流动着传播(王江帅；李军；任美鹏；柳贡慧；杨宏伟；骆奎栋.控压钻井环空多相流控压响应时间研究[j].石油机械,2019,(05):61-65.)，该模型也不准确。第三类是基于均相流模型，假设为均相流体，利用传统单相流压力波模型等效得多相流压力波传播速度，这类模型把多相流简化成单相流(徐朝阳.井筒多相流瞬态流动数值算法及响应特征研究[d].西南石油大学,2015.)，不考虑相间相互作用力，比如虚拟质量力，拖曳力，更不能考虑气液间的质量交换，所以也是不准确的。第四类是基于双流体模型，通过系数矩阵的特征值物理意义为压力波传播速度求解压力波传播表达式，考虑了虚拟质量力对波速影响。这个模型与前三类相比，考虑了相互作用力，但未考虑气液之间的传质，仅适用气液之间不发生传质的多相流。
5、因此，需要针对缺少考虑气液传质的控压钻井气侵工况压力波传播速度计算模型的问题，提供一种考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法。
技术实现思路
1、针对上述问题中的至少一者，本专利技术的目的是提供一种考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法、装置、计算机可读存储介质和计算机设备，能够用于控压钻井气侵工况下井筒压力波传播速度的精准计算，尤其针对存在气液传质现象的井筒气液两相流，能够实现控压钻井井筒压力精准预测和控压钻井参数设计及压力调控。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供一种考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，包括：
4、针对气侵后井筒内气液两相流体建立考虑气液传质的漂移流模型；
5、利用漂移流模型求解得到各时刻对应的井筒所有空间节点的流体参数；
6、建立考虑气液传质的气体和液体双流体模型，且基于双流体模型得到考虑气液传质的气液两相流体流动中压力波传播速度模型；
7、基于各时刻对应的井筒所有空间节点的流体参数，利用压力波传播速度模型，求解得到各时刻对应的井筒所有空间节点的压力波传播速度。
8、可选地，在本专利技术至少一实施例提供的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法中，该方法还包括：
9、基于得到的各时刻对应的井筒所有空间节点的压力波传播速度，计算得到各个时刻井口回压形成的压力波传播到井底所需时间。
10、可选地，在本专利技术至少一实施例提供的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法中，所述流体参数包括压力、含气率、气相密度和液相密度。
11、可选地，在本专利技术至少一实施例提供的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法中，所述漂移流模型包括：
12、自由气质量守恒方程：
13、
14、溶解气质量守恒方程：
15、
16、钻井液质量守恒方程：
17、
18、式中，a表示流体流动空间截面积，m2；α为体积分数；ρ为密度，kg/cm3；v为流速，m/s；qg为气侵速率，kg/(m·s)；xsol为钻井液中溶解气的质量分数；表示气液传质速率；下标l表示钻井液与岩屑的混合流体；下标g表示气体；
19、其中，相间传质速率为：
20、
21、式中，nb为井筒内单位体积的气泡数密度；dg-o为气体扩散系数，m2/s；mg为气相摩尔质量，kg/mol；cg为气体浓度，mol/m3；θb为气泡从垂直直径向上到垂直向下顺时针移动的角度，rad；cb为油基钻井液中的气体浓度，mol/m3；cinf为气液交界面的气体浓度，mol/m3；rb为气泡半径，m；
22、自由气、溶解气和钻井液三相的动量守恒方程：
23、
24、式中，p为井筒压力，pa；f为摩擦系数；dc为当量直径，m；g为重力加速度，m2/s；θ为井斜角，rad；ρm为混合物密度；fgl为气相和液相所受合外力，且包括虚拟质量力、拖曳力，气相和液相流动过程中与井壁或套管壁的剪切应力；
25、环空瞬态传热模型：
26、
27、钻柱瞬态传热模型：
28、
29、其中的初始条件为：初始时刻温度压力为气侵之前井筒流体循环时达到稳定时的温度和压力值；边界条件为：井口回压已知，作为井筒压力的出口边界条件，钻柱入口的流体温度直接测量，井底环空温度沿轴向的梯度为0。
30、可选地，在本专利技术至少一实施例提供的考虑气液传质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，该方法还包括：
3.根据权利要求2所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，所述流体参数包括压力、含气率、气相密度和液相密度。
4.根据权利要求3所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，所述漂移流模型包括：
5.根据权利要求4所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，利用有限体积法对漂移流模型进行求解。
6.根据权利要求5所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，所述的建立考虑气液传质的气体和液体双流体模型，且基于双流体模型得到考虑气液传质的气液两相流体流动中压力波传播速度模型，具体为：建立如下的气体和液体双流体模型，且将气体溶解和气体相变包含在双流体模型的气液传质方程中，并考虑气液传质带来的质量交换和气液相间的相互作用力：
7.根据权利要求3至6任一项所
8.一种考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算装置，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7任一项所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，该方法还包括：
3.根据权利要求2所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，所述流体参数包括压力、含气率、气相密度和液相密度。
4.根据权利要求3所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，所述漂移流模型包括：
5.根据权利要求4所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，利用有限体积法对漂移流模型进行求解。
6.根据权利要求5所述的考虑气液传质的气侵后井筒压力波传播速度计算方法，其特征在于，所述的建立考虑气液传质的气体和液体双流体模型，且基于双流体模型得到考虑气液传质的气液两相流体流动中压力波传播速度模型，具体为：建立如下的气体和液体双流体模型，且将气体溶解和气体相变包含在双流体模型的气液传质方程中，并考虑气液传质带来的质量交换和气液相间的相互作用力：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：侯亚南，殷志明，李中，范白涛，马英文，杨向前，任美鹏，田得强，蔡文军，张兴全，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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