川西水平气井井筒两相管流流型实验研究

发布时间：2017-08-02 16:39

  本文关键词：川西水平气井井筒两相管流流型实验研究

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【摘要】：川西气田属于低渗致密气藏,主要采用水平井开发,目前水平气井普遍产水,井筒流动复杂,各井段流型认识不清。现有的流型预测方法多是针对单一的垂直管、倾斜管或水平管提出的,适用的管斜角范围小,且多是针对低气液比油井条件提出的,与水平气井高气液比气井条件存在较大差异,同时忽略了相同流体参数条件下水平井三段式结构(垂直段+倾斜段+水平段)对流型的影响,难以正确预测水平气井气液两相流流型。针对以上难题,本文采用实验、理论与工程应用相结合的技术路线,就水平井气液两相上升管流开展了深入研究,建立了新的流型预测方法。具体工作如下：(1)收集了川西36口水平气井的生产数据、井身结构、测压数据等,结合物性参数与流动参数计算方法,计算了井筒气液密度、黏度、表面张力及气液流速范围；并优选Duns Ros无因次速度准数作为相似准数,进一步确定了实验参数范围。(2)自行研制了1套可变井斜角(0～90°)的可视化水平气井井筒两相流动模拟实验装置,实验管段为50mm内径的有机玻璃管,实验回路由水平段5m+倾斜段(管斜角可变)4m+垂直段4m组成,同时配备了相应的实验设备和测控系统,为开展不同倾角、不同气/液相流量的水平井井筒流动模拟实验做准备。(3)以空气、水为实验介质,开展了8种管斜角、不同气液流速下的508组两相管流流型实验,采用高速摄像结合压差分析的流型识别方法,根据界面分布形态与各相流动特征,归纳了5种流型类型,绘制了以无因次气液速度准数为坐标的8幅二维流型图,获得了19条流型过渡曲线,并分析了角度、气液流速对流型的影响。(4)以8幅二维流型图为基础,考虑水平井0～90°连续变化的管斜角条件,运用Matlab以气液表观流速和管斜角为三维坐标系,建立了川西水平井井筒流型预测的三维流型图法；为进一步解决流型过渡曲面不光滑、过渡方程拟合困难的问题,基于实验数据,以气液速度准数和管斜角为输入层,5种流型为输出层,建立了基于BP神经网络的流型预测方法。(5)利用川西水平井20井次流压测试数据所反映的流型特征,对BP神经网络的流型预测方法进行了验证,准确率90%；并应用新方法对新沙23-5H水平井各生产阶段的井筒流型进行了预测,得出了有益的认识。本文的研究成果为川西水平井井下工况诊断、生产异常判断、排水措施制定提供了重要的技术支持,对相似气田的开发具有一定的借鉴作用。
【关键词】：川西水平井 流型 高气液比 三维流型图 BP网络模型
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE31
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 研究背景及目的意义8-11
• 1.1.1 研究背景8-10
• 1.1.2 研究目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究概况11-16
• 1.2.1 水平井井筒流动实验12
• 1.2.2 两相流流型预测方法12-16
• 1.3 主要工作及技术路线16-19
• 1.3.1 主要工作16-17
• 1.3.2 技术路线17-18
• 1.3.3 本文的创新点18-19
• 第2章 水平井气液两相管流实验设计19-31
• 2.1 实验相似性分析19-25
• 2.1.1 相似性原理19-21
• 2.1.2 相似参数分析21-25
• 2.2 实验流程设计25-26
• 2.3 实验装置建立26-30
• 2.3.1 管段回路26-27
• 2.3.2 配套装置27-29
• 2.3.3 测控系统29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 水平井气液两相管流流型实验31-46
• 3.1 实验方法31
• 3.2 流型现象31-40
• 3.2.1 垂直管段33-35
• 3.2.2 倾斜管段35-40
• 3.2.3 水平管段40
• 3.3 实验流型图绘制40-41
• 3.4 流型过渡影响因素分析41-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 水平井两相流流型预测方法研究46-62
• 4.1 现有流型预测方法46-51
• 4.1.1 垂直管段46-49
• 4.1.2 倾斜管段49-50
• 4.1.3 水平管段50-51
• 4.2 流型预测方法评价51-55
• 4.2.1 垂直管段51-53
• 4.2.2 倾斜管段53-54
• 4.2.3 水平管段54-55
• 4.3 水平井井筒流型预测新方法55-61
• 4.3.1 三维流型图法56-57
• 4.3.2 BP神经网络法57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 流型预测方法的验证与应用62-80
• 5.1 验证模型的数据来源62-69
• 5.1.1 数据的收集62-63
• 5.1.2 反算持液率63-69
• 5.2 流型预测方法的验证69-73
• 5.2.1 各流型的持液率范围69-72
• 5.2.2 流型预测方法的验证72-73
• 5.3 流型预测方法的应用73-78
• 5.4 本章小结78-80
• 第6章 结论与建议80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 建议81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文87

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本文编号：610263