基于气井井筒瞬态温度压力耦合计算的水合物预测研究
发布时间：2021-04-01 21:23
气井生产过程中,水合物的形成妨碍天然气生产和集输工艺的正常运转,可能导致停产甚至引发严重的安全事故。为了防患于未然,必须根据气井资料,科学预测天然气在生产或集输工况下的形成条件和生成位置。预测水合物在井筒内的生成情况之前,必须获取井筒温度、压力分布数据。但一些井况较复杂的气井很难利用压力计或者温度计进行实测,常用的温度、压力模型一般只能用于稳态计算,因此本文广泛调研国内外温度、压力以及水合物预测模型的相关文献,从井筒物理模型和传热学基础理论出发,在已有瞬态模型的基础上,将相关模型参数视为变量,考虑管材导热系数和温度间的实际变化关系,建立了考虑井筒-地层复合介质总热阻与温度的耦合计算过程的瞬态温度模型,将其与井筒压力模型进行温度-压力耦合计算后衔接水合物预测模型,编写程序用于计算井筒的温度剖面、压力剖面、水合物生成条件以及水合物在井筒内的生成位置。对相关计算结果进行模型验证、敏感性分析等研究,结果表明:（1）温度、压力模型中的部分物性参数在不同温度或压力下变化幅度大,若视为定值将会产生较大误差。（2）通过对比验证发现,本文建立的温度-压力耦合模型在瞬态和稳态下的计算结果与商业软件计算结果...
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油管一地层复合介质系统俯视结构示意图
?及热辐射过程；③热量在地层中（ＩＩＩ区）的热传导过程。??在图２－１和２－２中的油管－地层区域内，地层流体通过油管由井底流向井口，??径向热传递过程中，油管内将产生热对流，油管壁、套管壁中将产生热传导，油??套管环空中将产生产生热对流和热辐射，水泥环中将产生热传导，水泥环外边界??到地层外边界间将产生热传导。??＿??ｉ?ｊＸ?，’Ｉ?ｉ??ｉ?＇、＼油管内（Ｉ区）Ｖ，?ｉ?ｉ??Ｉ?、、？?；??ｉ?ｊ????！?ｉ??？?ｎ油管－水泥环外边界（ｎ区）Ｍ?－??地层（ｍ区）??图２－１油管－地层复合介质系统俯视结构示意图??Ｉ?Ｉ区ｉ?ｉｉ区?！?ｍ区Ｉ??＜??＞??Ｉ?■?■?■?■—■?■—??｜丨?Ｒｆ?Ｒｔｉｔｂ?ｈｉｍ?反?ｃａｓ?Ｒｃｅｗ?ｉ??图２－２油管－地层复合介质系统组成及径向热量传导示意图??Ｒａｍｅｙ模型将Ｉ、ＩＩ区内的热传递视为稳定传热、ＨＩ区内的热传递视为非稳??定传热，并引入系统总传热系数［７，。，将Ｉ、ＩＩ区复合传热介质整体表征为单一热??阻，引入无因次时间函数／句，将ＩＩＩ区热阻表正为时间的函数，从而简化ＩＩＩ区??１３??
由井筒物理模型可知，径向传热的总热阻Ｒ。由油管内流体传热热阻＇、油??管导热热阻７？ｍｈ、环流体空导热热阻穴＿、套管导热热阻心？、水泥环热阻况＿、??地层热阻＼组成，如图２－６。??油管内?油管?环空?套管?水泥环?地热??传热热阻导热热阻流体热阻导热热阻?热阻?热阻??图２－６井筒径向传热系统的热阻组成示意图??Ｕｔｏ?＝?Ｒｆ?＋?Ｒ？ｌｈ?＋?Ｒａ，ｍ?＋?ＲｃａＳ?＋?Ｒｃｅｍ?＋?Ｒｅ?（２－７１）??Ｒｆ＝—＾—?（２－７２）??２ｎｒｔｉｎｆ??（２－７３）??ｔｕｂ?ｉ?１??２疋七??Ｋｍ＾?２ｎｒｔ０［ｈａｆ＾ｈａｃ）?（２＿７４）??Ｒ?Ｍｒ＾＼?（２－７５）??哪?Ｍｃａｓ??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋关井井筒温度场瞬态模型[J]. 宋洵成,韦龙贵,何连,郭永宾. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(04)
[2]钻井液径向温度梯度与轴向导热对井筒温度分布影响[J]. 杨谋,孟英峰,李皋,邓建民,张林,唐思洪. 物理学报. 2013(07)
[3]深层产水气井井筒压力预测研究[J]. 张仕强,李祖友,周兴付. 钻采工艺. 2010(04)
[4]井筒中天然气水合物生成条件预测及应用[J]. 吴志良. 石油实验地质. 2008(03)
[5]水平管与倾斜管中段塞流的特性研究现状[J]. 梁毅,刘启国,钟英. 内蒙古石油化工. 2008(02)
[6]井眼循环温度分布规律[J]. 张勇,宋金初. 内蒙古石油化工. 2005(12)
[7]气-液-液-水合物多相平衡闪蒸的新算法[J]. 马庆兰,陈光进,孙长宇,郭天民. 化工学报. 2005(09)
[8]凝析气井井筒动态分析方法及软件研制[J]. 李媚,常志强,孙雷,康征,何志雄,孙良田. 天然气工业. 2005(07)
[9]甲烷水合物热稳定性的研究[J]. 林微,陈光进,吴志恺,杨兰英. 天然气工业. 2005(02)
[10]天然气水合物生成动力学机理的研究[J]. 陈孝彦,何小社,何晓霞,王胜杰,刘芙蓉. 西安交通大学学报. 2004(01)
博士论文
[1]深水钻井井筒内天然气水合物形成机理及预防研究[D]. 刘晓兰.中国石油大学 2008
硕士论文
[1]深水钻井天然气水合物生成预测研究[D]. 刘茂森.西南石油大学 2017
[2]气井井筒瞬态温度压力耦合模型研究[D]. 宋戈.西南石油大学 2015
[3]考虑井筒温度变化的气井不稳定试井[D]. 杨亚.中国石油大学 2011
[4]涩北气田水平井井筒压力计算研究[D]. 陈海力.中国石油大学 2009
[5]川西气田水合物防治工艺技术研究[D]. 邓柯.西南石油大学 2007
[6]垂直井筒两相流温度场计算方法研究与应用[D]. 于晓丹.中国石油大学 2007
本文编号：3113994
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油管一地层复合介质系统俯视结构示意图
?及热辐射过程；③热量在地层中（ＩＩＩ区）的热传导过程。??在图２－１和２－２中的油管－地层区域内，地层流体通过油管由井底流向井口，??径向热传递过程中，油管内将产生热对流，油管壁、套管壁中将产生热传导，油??套管环空中将产生产生热对流和热辐射，水泥环中将产生热传导，水泥环外边界??到地层外边界间将产生热传导。??＿??ｉ?ｊＸ?，’Ｉ?ｉ??ｉ?＇、＼油管内（Ｉ区）Ｖ，?ｉ?ｉ??Ｉ?、、？?；??ｉ?ｊ????！?ｉ??？?ｎ油管－水泥环外边界（ｎ区）Ｍ?－??地层（ｍ区）??图２－１油管－地层复合介质系统俯视结构示意图??Ｉ?Ｉ区ｉ?ｉｉ区?！?ｍ区Ｉ??＜??＞??Ｉ?■?■?■?■—■?■—??｜丨?Ｒｆ?Ｒｔｉｔｂ?ｈｉｍ?反?ｃａｓ?Ｒｃｅｗ?ｉ??图２－２油管－地层复合介质系统组成及径向热量传导示意图??Ｒａｍｅｙ模型将Ｉ、ＩＩ区内的热传递视为稳定传热、ＨＩ区内的热传递视为非稳??定传热，并引入系统总传热系数［７，。，将Ｉ、ＩＩ区复合传热介质整体表征为单一热??阻，引入无因次时间函数／句，将ＩＩＩ区热阻表正为时间的函数，从而简化ＩＩＩ区??１３??
由井筒物理模型可知，径向传热的总热阻Ｒ。由油管内流体传热热阻＇、油??管导热热阻７？ｍｈ、环流体空导热热阻穴＿、套管导热热阻心？、水泥环热阻况＿、??地层热阻＼组成，如图２－６。??油管内?油管?环空?套管?水泥环?地热??传热热阻导热热阻流体热阻导热热阻?热阻?热阻??图２－６井筒径向传热系统的热阻组成示意图??Ｕｔｏ?＝?Ｒｆ?＋?Ｒ？ｌｈ?＋?Ｒａ，ｍ?＋?ＲｃａＳ?＋?Ｒｃｅｍ?＋?Ｒｅ?（２－７１）??Ｒｆ＝—＾—?（２－７２）??２ｎｒｔｉｎｆ??（２－７３）??ｔｕｂ?ｉ?１??２疋七??Ｋｍ＾?２ｎｒｔ０［ｈａｆ＾ｈａｃ）?（２＿７４）??Ｒ?Ｍｒ＾＼?（２－７５）??哪?Ｍｃａｓ??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋关井井筒温度场瞬态模型[J]. 宋洵成,韦龙贵,何连,郭永宾. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(04)
[2]钻井液径向温度梯度与轴向导热对井筒温度分布影响[J]. 杨谋,孟英峰,李皋,邓建民,张林,唐思洪. 物理学报. 2013(07)
[3]深层产水气井井筒压力预测研究[J]. 张仕强,李祖友,周兴付. 钻采工艺. 2010(04)
[4]井筒中天然气水合物生成条件预测及应用[J]. 吴志良. 石油实验地质. 2008(03)
[5]水平管与倾斜管中段塞流的特性研究现状[J]. 梁毅,刘启国,钟英. 内蒙古石油化工. 2008(02)
[6]井眼循环温度分布规律[J]. 张勇,宋金初. 内蒙古石油化工. 2005(12)
[7]气-液-液-水合物多相平衡闪蒸的新算法[J]. 马庆兰,陈光进,孙长宇,郭天民. 化工学报. 2005(09)
[8]凝析气井井筒动态分析方法及软件研制[J]. 李媚,常志强,孙雷,康征,何志雄,孙良田. 天然气工业. 2005(07)
[9]甲烷水合物热稳定性的研究[J]. 林微,陈光进,吴志恺,杨兰英. 天然气工业. 2005(02)
[10]天然气水合物生成动力学机理的研究[J]. 陈孝彦,何小社,何晓霞,王胜杰,刘芙蓉. 西安交通大学学报. 2004(01)
博士论文
[1]深水钻井井筒内天然气水合物形成机理及预防研究[D]. 刘晓兰.中国石油大学 2008
硕士论文
[1]深水钻井天然气水合物生成预测研究[D]. 刘茂森.西南石油大学 2017
[2]气井井筒瞬态温度压力耦合模型研究[D]. 宋戈.西南石油大学 2015
[3]考虑井筒温度变化的气井不稳定试井[D]. 杨亚.中国石油大学 2011
[4]涩北气田水平井井筒压力计算研究[D]. 陈海力.中国石油大学 2009
[5]川西气田水合物防治工艺技术研究[D]. 邓柯.西南石油大学 2007
[6]垂直井筒两相流温度场计算方法研究与应用[D]. 于晓丹.中国石油大学 2007
本文编号：3113994
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