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一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法

阅读:99发布:2022-03-22

专利汇可以提供一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法,包括:建立控制方程;求解域网格划分与 节点 布置;控制方程离散;气藏参数数值反演 算法 ;编制气藏状态参数分析 模拟器 ;边界条件与初始条件设置。在本发明的优点在于:气藏状态参数随钻实时准确分析,提高气井开发效益。集成了多个控制方程,综合考虑了气藏到井筒的渗流、井筒内的 气液两相流 动与换热、气相在 钻井液 中的溶析、温压对气相热物性的影响,可依据地面气测参数反演得到气藏状态参数沿井深剖面,气藏状态参数更精细;准确识别井涌程度和井涌 风 险,对防范井喷风险和保证钻井作业安全具有重要意义。,下面是一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法专利的具体信息内容。

1.一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)建立控制方程,包括如下步骤:
11)建立单液相井筒压场模型;公式如下:
式中: 为总压力梯度,Pa/m;
Zv为垂深,m;
为单液相钻井液摩阻压力梯度,Pa/m;
采用Herschel-Bulkley流变模型计算液体钻井液摩阻压力梯度;
12)建立单液相井筒换热模型,包括如下步骤:
121)建立钻柱内钻井液模型
122)建立钻柱管体模
123)建立环空钻井液模型
124)建立地层模型
125)建立井壁与地层界面模型
13)建立气液两相流换热模型,包括如下步骤:
131)建立质量守恒方程包括:
建立钻井液质量守恒方程:
建立游离气质量守恒方程:
建立溶解气质量守恒方程:
132)建立动量守恒方程,如下式:
133)建立能量守恒方程,包括:
建立钻柱内能量守恒方程:
建立环空能量守恒方程:
建立井筒/地层交界面能量守恒方程:
式中f(t)为无因次瞬时热损失函数;
14)建立气藏渗流模型,包括以下步骤:
141)建立低压气体非达西不稳定渗流模型:
142)建立高压气体非达西不稳定渗流关系模型:
15)建立天然气PVT模型,公式如下:
其中:
ρr=0.27pr/(Z.Tr),pr=p/pc,Tr=T/Tc,Z=pv/(RT),ρ=1/v
其它参数如下:
A1=0.3265,A2=-1.0700,A3=-0.5339,A4=0.01569
A5=-0.05165,A6=0.5475,A7=-0.7361,A8=0.1844
A9=0.1056,A10=0.6134,A11=0.7210;
步骤16)建立天然气粘度模型,公式如下:
R1:0<ρg≤0.26g/cm3,0.7≤Tr≤3.4,16≤Mw≤72.2
μ=5.6563271×10-2ρg+4.9374602×10-3Tr+4.1949307×10-5Mw+2.93978342×10-3R2:0.26<ρg≤0.46g/cm3,0.88≤Tr≤3.4,16≤Mw≤72.2
μ=1.3707401×10-1ρg+2.72296913×10-3Tr+7.64990184×10-6Mw+4.050623771×10-3R3:0.46<ρg≤0.595g/cm3,0.645≤Tr≤1.5,21.6≤Mw≤119
μ=4.8834347×10-1ρg+4.437225271×10-2Tr+6.5756117×10-4Mw-2.002744453×10-1R4:0.595<ρg≤0.76g/cm3,0.5≤Tr≤1.4,35≤Mw≤119
μ=1.500143567ρg+9.84848797×10-2Tr+1.407003797×10-3Mw-8.257944449×10-1  (16)
17)建立溶解速率模型,公式如下:
式中: 为考虑三种主要组分的饱和溶解度
cbulb为平均溶解度;
K为质量传输系数,层流时:k=0.026Re0.8Sc1/3D/(dout-dinner),紊流时:
18)建立气液两相流流速模型,公式如下:
vg=C0vm+v∞   (18)
式中:
C0——速度剖面系数;两相流中心处速度与平均流速的比值,取决于流型,流型包括:泡状流、段塞流、搅动流、环状流;
vm——气液两相流混合物平均速度;
v∞——气相的相对液相滑移速度,取决于流型;
2)求解域网格划分与节点布置,应用交错网格技术布置温度和压力速度节点位置,其中温度节点位于网格中心,压力和速度项布置于网格边界处,从而保证离散变量严格满足控制方程和求解变量的连续;
轴向坐标自井口指向井底,轴向网格编号自井口向井底逐渐增加,井口节点编号为1,井底增加一个网格轴向长度为0的虚拟节点N+1,各离散区域相同节点编号的网格轴向位置相同,过流面积改变处布置于网格边界处;
油气扩散运移模拟过程中,新时间步长内,气相运移距离不允许超过网格长度,否则会造成计算不收敛问题,即新时间步的步长应满足:
3)控制方程离散,包括如下步骤:
31)质量守恒方程离散
离散质量守恒方程7、方程8和方程9得到:
液相:
自由气相:
溶解气相:
n-1 n
t 时刻网格参数和上游(i+1)节点t时刻参数已知,故,质量守恒离散方程求解实质为tn时刻网格下游边界处液相、溶解气和自由气的质量传输项求取;环空中单元格按照内部流体相组成分为三种网格单元:
①气液两相混合网格单元;
②气相前缘网格,该网格内一部分为气液两相,一部分为纯液相;
③纯液相网格;在气相前缘所在网格上部的网格为纯液相网格;
311)气液两相网格下游边界质量传输
气液两相网格边界处流出的三种物质质量,可以根据时间步长、上一时间步长的体积含气率、上一时间步长各自的密度、和当前时间的各自速度计算得出;
液相:
自由气:
溶解气:
312)纯液相网格下游边界质量传输
纯液相网格边界处流出的只有不含溶解气的液相,可以根据时间步长和当前时间的速度计算得出;
液相:
自由气:
溶解气:
313)气相前缘网格下游边界质量传输
tn-1时刻到tn时刻下游边界处气相速度为 液相速度为 纯液相中不含溶解气;
tn-1时刻节点i中气液两相部分长为Lg,纯液相部分长度为(△Zi-Lg),气液两相部分的体积含气率为 液相密度为 气相密度为 纯液相密度为ρι;
气相前缘经过
后到达网格i下游边界处,△t时刻内纯液相速度为网格气液两相平均速度,即①Δtn≤Δt时,即
Δtn时段气相前缘未超过下游边界,这种情况下排出的只有纯液相,排出的质量为:
液相:
溶解气:
自由气:
②Δtn>Δt时
Δtn时段气相前缘超过下游边界,根据排出的物质是否含有溶解气分两种情况确定排除物质的质量;
a.
Δtn时段排出的液相体积不大于tn-1时刻网格内的纯液相体积,不排出溶解气;
液相:
溶解气:
自由气:
b.
Δtn时段排出的液相体积大于tn-1时刻网格内的纯液相体积,排出液相中包含有溶解气;
液相:
溶解气:
自由气:
式中 为i网格tn-1时刻含溶解气的液相密度,ρL为不含溶解气的液相密度;
314)网格溶解气质量求取
Δt时间段溶解气质量求取区域为网格上游边界到气相前缘,溶解速率按照n-1时刻网格上游到网格气相前缘区域内的物质构成和流动特征进行求取,忽略该时间段内地层侵入的气体产生的溶解气;
Δt时间后静止网格内的溶解气质量为:
该方程为标量非线性方程,迭代求解出 后,则得Δt时间段内网格溶解气质量增加量为:
32)动量守恒方程离散
环空钻井液向上流动,轴坐标方向自上而下增加,二者方向相反,离散时将速度项取正值,得离散格式的动量守恒方程:
含有气相前缘的网格中,对单液相区和气液两相区分别求取摩阻压力降,通过加权求和得该网格的总压力降;
33)能量守恒方程离散
应用比微商热力学理论,消去井筒/地层界面温度,得到用热阻表示的环空节点温度计算离散方程:
式中, 为环空钻井液到地层的总热阻;
4)气藏参数数值反演算法,包括如下步骤:
41)划分网格
根据井身结构和钻具结构划分网格,设置节点数组pNode[N]和pNodeNew[N];pNode中存放上一时间点网格数据,pNodeNew存放新时间点数据;
42)计算网格垂向坐标,更新pNode节点数组;
根据井眼轨迹计算网格中心的垂直坐标和网格垂直长度;
43)按照单液相流动进行温度场分析,更新pNode节点数组
44)按照单液相进行网格流动参数和压力计算并;包括液相质量、流出质量、流出质量流量、液相密度、液相流速、压力梯度、压力、截面含气率赋0、气相流速赋0、气相流出质量赋
0、溶解气质量赋0、流出溶解气质量赋0,更新pNode节点数组;
45)确定气侵节点编号M
遍历网格,比对网格节点轴向位置和气层深度,确定气侵节点编号M;
46)扩散运移模拟初始条件应用
扩散运移模拟时间t=0,气相前沿网格索引 气相前沿网格内气相长度 (点
气侵处理);
将网格变量pNodeNew[N]同步为pNode[N]数值;
47)根据网格长度和网格气相速度确定时间步长dt;
48)时间推进,t=t+dt,
49)气侵上游节点压力赋初值
气侵上游节点压力调整值pDiff=0,
410)确定气侵上游节点压力,
411)根据气层参数、钻进参数和 计算气侵量
412)根据网格类型计算网格参数
自下而上遍历网格,根据网格索引号i确定网格类型,计算网格流动参数;
网格内为单液相流动
气相前沿网格,更新 和
气液两相流网格
413)比较井口节点压力与大气压,计算相对误差εp,确定底部边界压力调整值
414)若εp>10-3,转至步骤410),重复执行,直至εp<10-3,新时间点网格参数计算结束;
415)根据新时刻网格流动参数和压力分析新温度场;
416)更新全部环空网格数据pNode为pNodeNew;
417)若时间到达分析时间,则分析结束,否则,转至步骤47)重复执行。
2.根据权利要求1所述的一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法,其特征在于:应用气藏状态参数随钻数值反演解释方法编制气藏状态参数分析模拟器,包括功能模如下:
ReadKickData
ReadKickData是分析模拟器的数据输入函数,完成模拟井所有数据的输入,主要包括井身结构,钻具结构,井眼轨迹,地层垂直温度分布,储层参数:温度、压力、孔隙度、渗透率、深度、供给半径,原油和天然气热物性参数,泥、地层、钻柱等的热物性参数,钻进参数:排量、机械钻速、扭矩钻头喷嘴,模拟参数:轴向网格尺度、模拟周期、是否考虑破碎气、是否考虑热源;
KickFlowBehavior
KickFlowBehavior函数是模拟器的总功能模块,按照程序流程图组装其它函数,完成钻井油气扩散及运移模拟分析及数据存储功能;
TemperatureAnalysis
TemperatureAnalysis函数根据网格流动参数进行钻井井筒温度场分析,将温度计算结果更新到网格节点数组pNodeNew中;
KickSimulating
KickSimulating函数根绝网格节点温度和井底与井口边界条件进行钻井油气扩散和运移模拟分析,并将流动参数计算结果更新到网格节点数组pNodeNew中;
GridGeneration
GridGeneration函数根据井身结构和钻柱结构对温度和压力场求解域进行轴向分段和网格划分,存储网格节点的轴向几何信息及径向换热对象的几何和介质信息;
NormalTPNode
NormalTPNode函数根据入口和出口都是气液两相流的网格流动参数计算方法,分析网格流动参数;
GasFrontNode
GasFrontNode函数根据气相前沿网格算法,分析网格流动参数,并更新气相前沿网格索引和气相区长度数据;
VerticalCoordinate
根据井眼轨迹计算网格中心的垂直坐标和网格垂直长度;函数功能要求调用
DirectionParaCal函数根据井深和井斜计算垂深;
TOriginGeneration
TOriginGeneration函数根据地层的垂直温度分布数据插值产生节点垂直深度处的原始温度;
Ini
Ini函数对求解域内网格节点变量应用初始条件,赋初值;
HeatResistanceSA
计算钻主内钻井液与环空钻井液的换热热阻;实现该函数功能需要调用HPipe和HAnnu函数计算液相在钻主内和气液两相流在环空中的强迫对流换热系数;
HeatResistanceAE
计算环空气液两相流钻井液与地层之间的换热热阻;实现该函数功能需要调用HAnnu函数计算气液两相流在环空中的强迫对流换热系数和瞬时地层热损失函数计算井筒到地层的换热热阻;
HPipe
HPipe函数的功能是计算钻主内钻井液与钻柱内壁的管流强迫对流换热系数;
HAnnu
HAnnu函数的功能是计算环空气液两相流钻井液与井壁的环空流强迫对流换热系数;
PPTP
根据介质类型计算介质在给定温度和压力下的热力学性质的总集成函数,需要根据具体的介质类型原油、水、天然气;调用相应介质的热物性计算函数完成其功能;
DPDZ_TwoPhase
根据气液两相流机理模型计算气液两相流流动参数和压降梯度,气液两相流流动参数包括:气相速度、液相速度、截面含气率、气相密度、流型;
TInDrillstem
TInDrillstem函数根据单液相能量守恒方程迭代计算钻主内钻井液节点温度;
TAnnulus
TAnnulus函数根据气液两相流能量守恒方程迭代计算环空钻井液节点温度;
CpGas,计算天然气定压比热
CpOil,计算原油定压比热;
CpWater,计算地层水定压比热;
DenGas,计算天然气密度;
DenOilSaturated,计算饱和原油密度;
DenOilUnsaturated,计算不饱和原油密度;
RsStanding,计算原油溶解气油比;
SurfaceTension,计算油水界面张力
ThconGas,计算天然气热导率;
ThconOil,计算原油热导率;
ThconWater,计算地层水热导率;
ViscGas,计算天然气粘度;
ViscOil,计算原油粘度;
ViscWater,计算地层水粘度。
3.根据权利要求2所述的一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法,其特征在于:气藏状态参数随钻数值反演解释方法的边界条件与初始条件设置:
边界条件
①钻柱入口处:
Qm=C  (45-1)
T1(z=0)=TE  (45-2)
其中TE为钻井液入口温度,Qm为钻井液排量;
②环空出口处:
p=patm  (46)
③井底钻柱与环空连接处,钻井液温度相同,有
初始条件
①温度场的初始条件为单液相条件下已经计算得到的井筒温度,
即:
Ti(z,0)=Ti,st(z)  (48)
②压力场的初始条件为单液相条件下已经计算得到的井筒压力,
即:
pi(z,0)=pi,st(z)  (49)
③气侵开始时,环空各网格内处无气相:
αi(z,0)=0  (50)。

说明书全文

一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法

技术领域

[0001] 本发明涉及气井测试技术领域,特别涉及一种气藏状态参数随钻 数值反演分析方法。

背景技术

[0002] 气井测试作业是油气井勘探开发行业常用的直接获取气藏参数的 技术手段。气井测试通常有两种方法:气井完井测试和中途测试,完 井测试是在气井完钻后下入测试关注,采出天然气,分析气体流量和 压反应,分析采出气样的物性,从而获取气层状态参数。中途测试 则是在气层钻进过程中进行,用钻柱代替测试管柱,执行测试作业, 实现气层状态参数的描述。二者主要区别是用于测试的管柱不同和时 间节点不同,但主要技术特点相似。
[0003] 气井测试方法获取气层状态参数的主要缺点表现为:
[0004] 1.延长建井周期,增加建井成本。气井测试作业需要在停钻状态下 进行,并需要下入和取出测试管柱,耗时长。此外,由于测试作业进 行时钻井作业处于静止状态,极易引发井下卡钻等复杂事故,进一步 延长建井周期,增加建井成本。
[0005] 2.测试参数为气层总体均值,难以获取气藏状态参数随井深变化剖 面。由于完井测试和中途测试作业耗时长、成本高,故测试作业仅在 特殊层位开展,测试作业仅能做出完钻气层段状态参数的整体反应, 难以反映气藏随深度的差异性。
[0006] 气测录井是一种随钻天然气地面测试技术,利用安置在振动筛前 的脱气器获得从井底返回的钻井液所携带的气体,对其进行组分和含 量的监测和编录,据此判断地层流体性质,间接对储层进行评价和解 释。
[0007] 气测录井技术对储层评价解释的依据为地面返出气,天然气自气 藏到地面的输运过程中经历溶解、析出和气液两相运移复杂过程,该 技术主要具有两个缺点:
[0008] 1.时间滞后性。从钻遇气藏,天然气侵入钻井液到地面检出天然气, 存在较大时间滞后性,从而导致地面获得的气藏参数与气藏深度难以 准确对应;
[0009] 2.分析结果误差大。地面获取的天然气量是气藏产出气量与井筒内 溶解和滞留天然气量的差,且不同的气体存在溶解度差异,故地面捕 获气量和气体组分与井底气藏侵入量及组分存在较大差异,直接依据 地面获取的天然气进行组分和含量分析,误差较大。

发明内容

[0010] 本发明针对现有技术缺陷,提供了一种气藏状态参数随钻数值 反演分析方法,能有效的解决上述现有技术存在的问题。
[0011] 为了实现以上发明目的,本发明采取的技术方案如下:
[0012] 一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法,包括以下步骤:
[0013] 1)建立控制方程,包括如下步骤:
[0014] 11)建立单液相井筒压力场模型;公式如下:
[0015]
[0016] 式中: 为总压力梯度,Pa/m;
[0017] Zv为垂深,m;
[0018] 为单液相钻井液摩阻压力梯度,Pa/m;
[0019] 采用Herschel-Bulkley流变模型计算液体钻井液摩阻压力梯度;
[0020] 12)建立单液相井筒换热模型,包括如下步骤:
[0021] 121)建立钻柱内钻井液模型
[0022]
[0023] 122)建立钻柱管体模
[0024]
[0025] 123)建立环空钻井液模型
[0026]
[0027] 124)建立地层模型
[0028]
[0029] 125)建立井壁与地层界面模型
[0030]
[0031] 13)建立气液两相流换热模型,包括如下步骤:
[0032] 131)建立质量守恒方程包括:
[0033] 建立钻井液质量守恒方程:
[0034]
[0035] 建立游离气质量守恒方程:
[0036]
[0037] 建立溶解气质量守恒方程:
[0038]
[0039] 132)建立动量守恒方程,如下式:
[0040]
[0041] 133)建立能量守恒方程,包括:
[0042] 建立钻柱内能量守恒方程:
[0043]
[0044] 建立环空能量守恒方程:
[0045]
[0046] 建立井筒/地层交界面能量守恒方程:
[0047]
[0048] 式中f(t)为无因次瞬时热损失函数。
[0049] 14)建立气藏渗流模型,包括以下步骤:
[0050] 141)建立低压气体非达西不稳定渗流模型:
[0051]
[0052] 142)建立高压气体非达西不稳定渗流关系模型:
[0053]
[0054] 15)建立天然气PVT模型,公式如下:
[0055]
[0056] 其中:
[0057] ρr=0.27pr/(Z·Tr),pr=p/pc,Tr=T/Tc,Z=pv/(RT),ρ=1/v
[0058] 其它参数如下:
[0059] A1=0.3265,A2=-1.0700,A3=-0.5339,A4=0.01569
[0060] A5=-0.05165,A6=0.5475,A7=-0.7361,A8=0.1844
[0061] A9=0.1056,A10=0.6134,A11=0.7210;
[0062] 步骤16)建立天然气粘度模型,公式如下:
[0063] R1:0<ρg≤0.26g/cm3,0.7≤Tr≤3.4,16≤Mw≤72.2
[0064] μ=5.6563271×10-2ρg+4.9374602×10-3Tr+4.1949307×10-5Mw+2.93978342×10-3[0065] R2:0.26<ρg≤0.46g/cm3,0.88≤Tr≤3.4,16≤Mw≤72.2
[0066] μ=1.3707401×10-1ρg+2.72296913×10-3Tr+7.64990184×10-6Mw+4.050623771×10-3
[0067] R3:0.46<ρg≤0.595g/cm3,0.645≤Tr≤1.5,21.6≤Mw≤119
[0068] μ=4.8834347×10-1ρg+4.437225271×10-2Tr+6.5756117×10-4Mw-2.002744453×10-1
[0069] R4:0.595<ρg≤0.76g/cm3,0.5≤Tr≤1.4,35≤Mw≤119
[0070] μ=1.500143567ρg+9.84848797×10-2Tr+1.407003797×10-3Mw-8.257944449×10-1(16)
[0071] 17)建立溶解速率模型,公式如下:
[0072]
[0073] 式中: 为考虑三种主要组分的饱和溶解度;
[0074] cbulb为平均溶解度;
[0075] K为质量传输系数,层流时:k=0.026Re0.8Sc1/3D/(dout-dinner),紊流 时:
[0076] 18)建立气液两相流流速模型,公式如下:
[0077] vg=C0vm+v∞  (18)
[0078] 式中:
[0079] C0——速度剖面系数。两相流中心处速度与平均流速的比值,取 决于流型(泡状流、段塞流、搅动流、环状流);
[0080] vm——气液两相流混合物平均速度;
[0081] v∞——气相的相对液相滑移速度,取决于流型。
[0082] 2)求解域网格划分与节点布置,应用交错网格技术布置温度和压 力速度节点位置,其中温度节点位于网格中心,压力和速度项布置于 网格边界处,从而保证离散变量严格满足控制方程和求解变量的连续。
[0083] 轴向坐标自井口指向井底,轴向网格编号自井口向井底逐渐增加, 井口节点编号为1,井底增加一个网格轴向长度为0的虚拟节点N+1, 各离散区域相同节点编号的网格轴向位置相同,过流面积改变处布置 于网格边界处;
[0084] 油气扩散运移模拟过程中,新时间步长内,气相运移距离不允许 超过网格长度,否则会造成计算不收敛问题,即新时间步的步长应满 足:
[0085]
[0086] 3)控制方程离散,包括如下步骤:
[0087] 31)质量守恒方程离散
[0088] 离散质量守恒方程7、方程8和方程9得到:
[0089] 液相:
[0090]
[0091] 自由气相:
[0092]
[0093] 溶解气相:
[0094]
[0095] tn-1时刻网格参数和上游(i+1)节点tn时刻参数已知,故,质量守 恒离散方程求解n实质为t时刻网格下游边界处液相、溶解气和自由气 的质量传输项求取;环空中单元格按照内部流体相组成分为三种网格 单元:
[0096] ①气液两相混合网格单元;
[0097] ②气相前缘网格,该网格内一部分为气液两相,一部分为纯液相;
[0098] ③纯液相网格。在气相前缘所在网格上部的网格为纯液相网格。
[0099] 311)气液两相网格下游边界质量传输
[0100] 气液两相网格边界处流出的三种物质质量,可以根据时间步长、 上一时间步长的体积含气率、上一时间步长各自的密度、和当前时间 的各自速度计算得出。
[0101] 液相:
[0102] 自由气:
[0103] 溶解气:
[0104] 312)纯液相网格下游边界质量传输
[0105] 纯液相网格边界处流出的只有不含溶解气的液相,可以根据时间 步长和当前时间的速度计算得出。
[0106] 液相:
[0107] 自由气:
[0108] 溶解气:
[0109] 313)气相前缘网格下游边界质量传输
[0110] tn-1时刻到tn时刻下游边界处气相速度为 液相速度为 纯液 相中不含溶解气。
[0111] tn-1时刻节点i中气液两相部分长为Lg,纯液相部分长度为(△ Zi-Lg),气液两相部分的体积含气率为 液相密度为 气相密 度为 纯液相密度为ρl。
[0112] 气相前缘经过
[0113]
[0114] 后到达网格i下游边界处,△t时刻内纯液相速度为网格气液两相 平均速度,即[0115]
[0116] ①Δtn≤Δt时,即
[0117] Δtn时段气相前缘未超过下游边界,这种情况下排出的只有纯液相, 排出的质量为:
[0118] 液相:
[0119]
[0120] 溶解气:
[0121] 自由气:
[0122] ②Δtn>Δt时
[0123] Δtn时段气相前缘超过下游边界,根据排出的物质是否含有溶解气 分两种情况确定排除物质的质量。
[0124] a.
[0125] Δtn时段排出的液相体积不大于tn-1时刻网格内的纯液相体积,不 排出溶解气。
[0126] 液相:
[0127]
[0128] 溶解气:
[0129] 自由气:
[0130] b.
[0131] Δtn时段排出的液相体积大于tn-1时刻网格内的纯液相体积,排出 液相中包含有溶解气。
[0132] 液相:
[0133] 溶解气:
[0134] 自由气:
[0135] 式中 为i网格tn-1时刻含溶解气的液相密度,ρL为不含溶解 气的液相密度。
[0136] 314)网格溶解气质量求取
[0137] Δt时间段溶解气质量求取区域为网格上游边界到气相前缘,溶解 速率按照n-1时刻网格上游到网格气相前缘区域内的物质构成和流动 特征进行求取,忽略该时间段内地层侵入的气体产生的溶解气。
[0138] Δt时间后静止网格内的溶解气质量为:
[0139]
[0140] 该方程为标量非线性方程,迭代求解出 后,则得Δt时间段内 网格溶解气质量增加量为:
[0141]
[0142] 32)动量守恒方程离散
[0143] 环空钻井液向上流动,轴坐标方向自上而下增加,二者方向相反, 离散时将速度项取正值,得离散格式的动量守恒方程:
[0144]
[0145] 含有气相前缘的网格中,对单液相区和气液两相区分别求取摩阻 压力降,通过加权求和得该网格的总压力降。
[0146] 33)能量守恒方程离散
[0147] 应用比微商热力学理论,消去井筒/地层界面温度,得到用热阻 表示的环空节点温度计算离散方程:
[0148]
[0149] 式中, 为环空钻井液到地层的总热阻。
[0150] 4)气藏参数数值反演算法,包括如下步骤:
[0151] 41)划分网格
[0152] 根据井身结构和钻具结构划分网格,设置节点数组pNode[N]和 pNodeNew[N]。pNode中存放上一时间点网格数据,pNodeNew存放新 时间点数据。
[0153] 42)计算网格垂向坐标,更新pNode节点数组;
[0154] 根据井眼轨迹计算网格中心的垂直坐标和网格垂直长度。
[0155] 43)按照单液相流动进行温度场分析,更新pNode节点数组
[0156] 44)按照单液相进行网格流动参数和压力计算并。包括液相质量、 流出质量、流出质量流量、液相密度、液相流速、压力梯度、压力、 截面含气率赋0、气相流速赋0、气相流出质量赋0、溶解气质量赋0、 流出溶解气质量赋0,更新pNode节点数组。
[0157] 45)确定气侵节点编号M
[0158] 遍历网格,比对网格节点轴向位置和气层深度,确定气侵节点编 号M。
[0159] 46)扩散运移模拟初始条件应用
[0160] 扩散运移模拟时间t=0,气相前沿网格索引 气相前沿网格 内气相长度(点气侵处理)。
[0161] 将网格变量pNodeNew[N]同步为pNode[N]数值。
[0162] 47)根据网格长度和网格气相速度确定时间步长dt;
[0163] 48)时间推进,t=t+dt,
[0164] 49)气侵上游节点压力赋初值
[0165] 气侵上游节点压力调整值pDiff=0,
[0166] 410)确定气侵上游节点压力,
[0167] 411)根据气层参数、钻进参数和 计算气侵量
[0168] 412)根据网格类型计算网格参数
[0169] 自下而上遍历网格,根据网格索引号i确定网格类型,计算网格流 动参数。
[0170] 网格内为单液相流动
[0171] 气相前沿网格,更新 和
[0172] 气液两相流网格
[0173] 413)比较井口节点压力与大气压,计算相对误差εp,确定底部边 界压力调整值[0174] εp=|pDiff|/101000
[0175] 414)若εp>10-3,转至步骤410),重复执行,直至εp<10-3, 新时间点网格参数计算结束;
[0176] 415)根据新时刻网格流动参数和压力分析新温度场;
[0177] 416)更新全部环空网格数据pNode为pNodeNew;
[0178] 417)若时间到达分析时间,则分析结束,否则,转至步骤47)重 复执行。
[0179] 进一步地,应用气藏状态参数随钻数值反演解释方法编制气藏状 态参数分析模拟器,包括功能模如下:
[0180] ReadKickData
[0181] ReadKickData是分析模拟器的数据输入函数,完成模拟井所有数 据的输入,主要包括井身结构,钻具结构,井眼轨迹,地层垂直温度 分布,储层参数:温度、压力、孔隙度、渗透率、深度、供给半径, 原油和天然气热物性参数,泥、地层、钻柱等的热物性参数,钻进 参数:排量、机械钻速、扭矩钻头喷嘴,模拟参数:轴向网格尺度、 模拟周期、是否考虑破碎气、是否考虑热源;
[0182] KickFlowBehavior
[0183] KickFlowBehavior函数是模拟器的总功能模块,按照程序流程图 组装其它函数,完成钻井油气扩散及运移模拟分析及数据存储功能;
[0184] TemperatureAnalysis
[0185] TemperatureAnalysis函数根据网格流动参数进行钻井井筒温度场 分析,将温度计算结果更新到网格节点数组pNodeNew中;
[0186] KickSimulating
[0187] KickSimulating函数根绝网格节点温度和井底与井口边界条件进 行钻井油气扩散和运移模拟分析,并将流动参数计算结果更新到网格 节点数组pNodeNew中;
[0188] GridGeneration
[0189] GridGeneration函数根据井身结构和钻柱结构对温度和压力场求 解域进行轴向分段和网格划分,存储网格节点的轴向几何信息及径向 换热对象的几何和介质信息;
[0190] NormalTPNode
[0191] NormalTPNode函数根据入口和出口都是气液两相流的网格流动 参数计算方法,分析网格流动参数;
[0192] GasFrontNode
[0193] GasFrontNode函数根据气相前沿网格算法,分析网格流动参数, 并更新气相前沿网格索引和气相区长度数据;
[0194] VerticalCoordinate
[0195] 根据井眼轨迹计算网格中心的垂直坐标和网格垂直长度。函数功 能要求调用DirectionParaCal函数根据井深和井斜计算垂深;
[0196] TOriginGeneration
[0197] TOriginGeneration函数根据地层的垂直温度分布数据插值产生节 点垂直深度处的原始温度;
[0198] Ini
[0199] Ini函数对求解域内网格节点变量应用初始条件,赋初值;
[0200] HeatResistanceSA
[0201] 计算钻主内钻井液与环空钻井液的换热热阻。实现该函数功能需 要调用HPipe和HAnnu函数计算液相在钻主内和气液两相流在环空中 的强迫对流换热系数;
[0202] HeatResistanceAE
[0203] 计算环空气液两相流钻井液与地层之间的换热热阻。实现该函数 功能需要调用HAnnu函数计算气液两相流在环空中的强迫对流换热系 数和瞬时地层热损失函数计算井筒到地层的换热热阻;
[0204] HPipe
[0205] HPipe函数的功能是计算钻主内钻井液与钻柱内壁的管流强迫对 流换热系数;
[0206] HAnnu
[0207] HAnnu函数的功能是计算环空气液两相流钻井液与井壁的环空流 强迫对流换热系数;
[0208] PPTP
[0209] 根据介质类型计算介质在给定温度和压力下的热力学性质的总集 成函数,需要根据具体的介质类型原油、水、天然气;调用相应介质 的热物性计算函数完成其功能;
[0210] DPDZ_TwoPhase
[0211] 根据气液两相流机理模型计算气液两相流流动参数和压降梯度, 气液两相流流动参数包括:气相速度、液相速度、截面含气率、气相 密度、流型;
[0212] TInDrillstem
[0213] TInDrillstem函数根据单液相能量守恒方程迭代计算钻主内钻井液 节点温度;
[0214] TAnnulus
[0215] TAnnulus函数根据气液两相流能量守恒方程迭代计算环空钻井液 节点温度;
[0216] CpGas,计算天然气定压比热
[0217] CpOil,计算原油定压比热;
[0218] CpWater,计算地层水定压比热;
[0219] DenGas,计算天然气密度;
[0220] DenOilSaturated,计算饱和原油密度;
[0221] DenOilUnsaturated,计算不饱和原油密度;
[0222] RsStanding,计算原油溶解气油比;
[0223] SurfaceTension,计算油水界面张力
[0224] ThconGas,计算天然气热导率;
[0225] ThconOil,计算原油热导率;
[0226] ThconWater,计算地层水热导率;
[0227] ViscGas,计算天然气粘度;
[0228] ViscOil,计算原油粘度;
[0229] ViscWater,计算地层水粘度。
[0230] 进一步地,气藏状态参数随钻数值反演解释方法的边界条件与初 始条件设置:
[0231] 边界条件
[0232] ①钻柱入口处:
[0233] Qm=C  (45-1)
[0234] T1(z=0)=TE  (45-2)
[0235] 其中TE为钻井液入口温度,Qm为钻井液排量。
[0236] ②环空出口处:
[0237] p=patm  (46)
[0238] ③井底钻柱与环空连接处,钻井液温度相同,有
[0239]
[0240] 初始条件
[0241] ①温度场的初始条件为单液相条件下已经计算得到的井筒温度,
[0242] 即:
[0243] Ti(z,0)=Ti,st(z)  (48)
[0244] ②压力场的初始条件为单液相条件下已经计算得到的井筒压力,
[0245] 即:
[0246] pi(z,0)=pi,st(z)  (49)
[0247] ③气侵开始时,环空各网格内处无气相:
[0248] αi(z,0)=0  (50)。
[0249] 与现有技术相比本发明的优点在于:
[0250] 1.钻井作业不间断情况下的气藏状态参数随钻实时准确分析,提高 气井开发效益。集成了18个控制方程,综合考虑了气藏到井筒的渗流、 井筒内的气液两相流动与换热、气相在钻井液中的溶析、温压对气相 热物性的影响,应用本方法,可依据地面气测参数反演得到气藏状态 参数沿井深剖面,气藏状态参数更精细。
[0251] 2.井涌险及时识别,可依据地面气测参数获取气相沿井筒的物性 和流动状态参数分布,以及获取井底气侵量,从而准确识别井涌程度 和井涌风险,对防范井喷风险和保证钻井作业安全具有重要意义。附图说明
[0252] 图1为本发明实施例网格划分示意图;
[0253] 图2为本发明实施例节点i和i+1网格参数位置示意图;
[0254] 图3为本发明实施例气相前沿网格质量运输示意图;
[0255] 图4为本发明实施例GasReservoirAnalysis模拟器模块结构图。

具体实施方式

[0256] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附 图并举实施例,对本发明做进一步详细说明。
[0257] 一种气藏状态参数随钻数值反演分析方法,包括以下部分:
[0258] 一.控制方程
[0259] 1)单液相井筒压力场模型
[0260]
[0261] 式中: 为总压力梯度,Pa/m;
[0262] Zv为垂深,m;
[0263] 为单液相钻井液摩阻压力梯度,Pa/m。
[0264] 采用Herschel-Bulkley流变模型计算液体钻井液摩阻压力梯度。
[0265] 2)单液相井筒换热模型
[0266] ①钻柱内钻井液
[0267]
[0268] ②钻柱管体
[0269]
[0270] ③环空钻井液
[0271]
[0272] ④地层
[0273]
[0274] ⑤井壁与地层界面
[0275]
[0276] 3)气液两相流换热模型
[0277] ①质量守恒方程
[0278] 钻井液质量守恒方程:
[0279]
[0280] 游离气质量守恒方程:
[0281]
[0282] 溶解气质量守恒方程:
[0283]
[0284] ②动量守恒方程
[0285]
[0286] ③能量守恒方程
[0287] 钻柱内能量守恒方程:
[0288]
[0289] 环空能量守恒方程:
[0290]
[0291] 井筒/地层交界面能量守恒方程:
[0292]
[0293] 式中f(t)为无因次瞬时热损失函数。
[0294] 4)气藏渗流模型
[0295] 低压气体非达西不稳定渗流模型:
[0296]
[0297] 高压气体非达西不稳定渗流关系模型:
[0298]
[0299] 5)天然气PVT模型:
[0300]
[0301] 其中:
[0302] ρr=0.27pr/(Z·Tr),pr=p/pc,Tr=T/Tc,Z=pv/(RT),ρ=1/v
[0303] 其它参数如下:
[0304] A1=0.3265,A2=-1.0700,A3=-0.5339,A4=0.01569
[0305] A5=-0.05165,A6=0.5475,A7=-0.7361,A8=0.1844
[0306] A9=0.1056,A10=0.6134,A11=0.7210
[0307] 6)天然气粘度模型:
[0308] R1:0<ρg≤0.26g/cm3,0.7≤Tr≤3.4,16≤Mw≤72.2
[0309] μ=5.6563271×10-2ρg+4.9374602×10-3Tr+4.1949307×10-5Mw+2.93978342×10-3[0310] R2:0.26<ρg≤0.46g/cm3,0.88≤Tr≤3.4,16≤Mw≤72.2
[0311] μ=1.3707401×10-1ρg+2.72296913×10-3Tr+7.64990184×10-6Mw+4.050623771×10-3
[0312] R3:0.46<ρg≤0.595g/cm3,0.645≤Tr≤1.5,21.6≤Mw≤119
[0313] μ=4.8834347×10-1ρg+4.437225271×10-2Tr+6.5756117×10-4Mw-2.002744453×10-1
[0314] R4:0.595<ρg≤0.76g/cm3,0.5≤Tr≤1.4,35≤Mw≤119
[0315] μ=1.500143567ρg+9.84848797×10-2Tr+1.407003797×10-3Mw-8.257944449×10-1(16)
[0316] 7)溶解速率模型
[0317]
[0318] 式中: 为考虑三种主要组分的饱和溶解度;
[0319] cbulb为平均溶解度;
[0320] K为质量传输系数,层流时:k=0.026Re0.8Sc1/3D/(dout-dinner),紊流 时:
[0321] 8)气液两相流流速模型
[0322] vg=C0vm+v∞  (18)
[0323] 式中:
[0324] C0——速度剖面系数。两相流中心处速度与平均流速的比值,取 决于流型(泡状流、段塞流、搅动流、环状流);
[0325] vm——气液两相流混合物平均速度;
[0326] v∞——气相的相对液相滑移速度,取决于流型。
[0327] 二、求解域网格划分与节点布置
[0328] 本发明应用有限体积方法对质量守恒方程和能量守恒方程进行离 散,应用交错网格技术布置温度和压力速度节点位置,其中温度节点 位于网格中心,压力和速度项布置于网格边界处,从而保证离散变量 严格满足控制方程和求解变量的连续。
[0329] 轴向坐标自井口指向井底,轴向网格编号自井口向井底逐渐增加, 井口节点编号为1,井底增加一个网格轴向长度为0的虚拟节点N+1, 各离散区域相同节点编号的网格轴向位置相同,过流面积改变处布置 于网格边界处。网格划分如图1所示。
[0330] 油气扩散运移模拟过程中,新时间步长内,气相运移距离不允许 超过网格长度,否则会造成计算不收敛问题,即新时间步的步长应满 足:
[0331]
[0332] 三、控制方程离散
[0333] 以环空节点i为例,对控制方程进行时间和空间离散。控制方程涉 及到的物理量为:p、T、ρm、ρg、vm、vg、α、 f1。环空中, 钻井液自下向上流动,节点i参数受节点i+1参数影响,环空节点i和 节点i+1网格参数布置如图2所示。压力在网格中可视为线性分布。据 此进行控制方程离散。
[0334] 1)质量守恒方程离散
[0335] 离散质量守恒方程(7)、(8)和(9)得到:
[0336] 液相:
[0337]
[0338] 自由气相:
[0339]
[0340] 溶解气相:
[0341]
[0342] tn-1时刻网格参数和上游(i+1)节点tn时刻参数已知,故,质量守 恒离散方程求解实质为tn时刻网格下游边界处液相、溶解气和自由气 的质量传输项求取。环空中单元格按照内部流体相组成分为三种网格 单元:
[0343] ①气液两相混合网格单元;
[0344] ②气相前缘网格,该网格内一部分为气液两相,一部分为纯液相;
[0345] ③纯液相网格。在气相前缘所在网格上部的网格为纯液相网格。
[0346] (1)气液两相网格下游边界质量传输
[0347] 气液两相网格边界处流出的三种物质质量,可以根据时间步长、 上一时间步长的体积含气率、上一时间步长各自的密度、和当前时间 的各自速度计算得出。
[0348] 液相:
[0349] 自由气:
[0350] 溶解气:
[0351] (2)纯液相网格下游边界质量传输
[0352] 纯液相网格边界处流出的只有不含溶解气的液相,可以根据时间 步长和当前时间的速度计算得出。
[0353] 液相:
[0354] 自由气:
[0355] 溶解气:
[0356] (3)气相前缘网格下游边界质量传输
[0357] 气相前沿网格液相、溶解气、和自由气质量传输示意图如图3所 示。
[0358] tn-1时刻到tn时刻下游边界处气相速度为 液相速度为 纯液 相中不含溶解气。
[0359] tn-1时刻节点i中气液两相部分长为Lg,纯液相部分长度为(△ Zi-Lg),气液两相部分的体积含气率为 液相密度为 气相密 度为 纯液相密度为ρl。
[0360] 气相前缘经过
[0361]
[0362] 后到达网格i下游边界处,△t时刻内纯液相速度为网格气液两相 平均速度,即[0363]
[0364] ①Δtn≤Δt时,即
[0365] Δtn时段气相前缘未超过下游边界,这种情况下排出的只有纯液相, 排出的质量为:
[0366] 液相:
[0367]
[0368] 溶解气:
[0369] 自由气:
[0370] ②Δtn>Δt时
[0371] Δtn时段气相前缘超过下游边界,根据排出的物质是否含有溶解气 分两种情况确定排除物质的质量。
[0372] a.
[0373] Δtn时段排出的液相体积不大于tn-1时刻网格内的纯液相体积,不 排出溶解气。
[0374] 液相:
[0375]
[0376] 溶解气:
[0377] 自由气:
[0378] b.
[0379] Δtn时段排出的液相体积大于tn-1时刻网格内的纯液相体积,排出 液相中包含有溶解气。
[0380] 液相:
[0381] 溶解气:
[0382] 自由气:
[0383] 式中 为i网格tn-1时刻含溶解气的液相密度,ρL为不含溶解 气的液相密度。
[0384] (4)网格溶解气质量求取
[0385] Δt时间段溶解气质量求取区域为网格上游边界到气相前缘,溶解 速率按照n-1时刻网格上游到网格气相前缘区域内的物质构成和流动 特征进行求取,忽略该时间段内地层侵入的气体产生的溶解气。
[0386] Δt时间后静止网格内的溶解气质量为:
[0387]
[0388] 该方程为标量非线性方程,迭代求解出 后,则得Δt时间段内 网格溶解气质量增加量为:
[0389]
[0390] 2)动量守恒方程离散
[0391] 环空钻井液向上流动,轴坐标方向自上而下增加,二者方向相反, 离散时将速度项取正值,得离散格式的动量守恒方程:
[0392]
[0393] 含有气相前缘的网格中,对单液相区和气液两相区分别求取摩阻 压力降,通过加权求和得该网格的总压力降。
[0394] 3)能量守恒方程离散
[0395] 应用比焓微商热力学理论,消去井筒/地层界面温度,得到用热阻 表示的环空节点温度计算离散方程:
[0396]
[0397] 式中, 为环空钻井液到地层的总热阻。
[0398] 四、气相前缘网格追踪
[0399] 下列变量将被用于气相前缘网格追踪任务。
[0400] Ig——包含气体前缘的网格;
[0401] Lg——气体前缘的位置,相对于网格Ig的上游边缘。
[0402] 通过移动前沿与下游速度,这些变量按照下式进行更新:
[0403]
[0404]
[0405] 如果 则
[0406]
[0407]
[0408] 对于包含气体前缘的网格来说,假设游离气体和溶解气体都是均 匀分布在气体前缘之后,否则假设气体均匀分布在整个网格中。当气 体前缘在一个时间步长内通过一个网格边界时,钻井液的速度将会改 变,由于在一个时间步长内混合物的速度被认为是常数,所以钻井液 的速度将会改变。这样时间步长是分裂的,在气相前缘通过之前有 vm=vM,而在之后有vm=(vM-αvg)/(1-α)。
[0409] 五、边界条件与初始条件
[0410] 1)边界条件
[0411] ①钻柱入口处:
[0412] Qm=C  (45-1)
[0413] T1(z=0)=TE  (45-2)
[0414] 其中TE为钻井液入口温度,Qm为钻井液排量。
[0415] ②环空出口处:
[0416] p=patm  (46)
[0417] ③井底钻柱与环空连接处,钻井液温度相同,有
[0418]
[0419] 2)初始条件
[0420] (1)温度场的初始条件为单液相条件下已经计算得到的井筒温度, 即:
[0421] Ti(z,0)=Ti,st(z)  (48)
[0422] (2)压力场的初始条件为单液相条件下已经计算得到的井筒压力, 即:
[0423] pi(z,0)=pi,st(z)  (49)
[0424] (3)气侵开始时,环空各网格内处无气相:
[0425] αi(z,0)=0  (50)
[0426] 六、算法
[0427] 气藏参数数值反演分析时,首先假定气藏参数,按照下述算法计 算地面监测参数,若计算值与监测值误差较大,调整气藏参数,重复 数值模拟,直至地面计算值与监测值满足收敛条件,既得真实气藏状 态参数。假定气藏参数下的数值模拟算法如下。
[0428] 由于环空气液两相流温度、压力场、气藏温压数据等相互依赖, 故,需要从初始值出发,按照时间步长推进,直至到达分析时间。每 个时间步需要从上一时间点数值出发,经过迭代计算,直至得到各收 敛解。
[0429] (1)划分网格
[0430] 根据井身结构和钻具结构划分网格,设置节点数组pNode[N]和 pNodeNew[N]。pNode中存放上一时间点网格数据,pNodeNew存放新 时间点数据。
[0431] (2)计算网格垂向坐标,更新pNode节点数组;
[0432] 根据井眼轨迹计算网格中心的垂直坐标和网格垂直长度。
[0433] (3)按照单液相流动进行温度场分析,更新pNode节点数组
[0434] (4)按照单液相进行网格流动参数和压力计算并。包括液相质量、 流出质量、流出质量流量、液相密度、液相流速、压力梯度、压力、 截面含气率赋0、气相流速赋0、气相流出质量赋0、溶解气质量赋0、 流出溶解气质量赋0,更新pNode节点数组。
[0435] (5)确定气侵节点编号M
[0436] 遍历网格,比对网格节点轴向位置和气层深度,确定气侵节点编 号M。
[0437] (6)扩散运移模拟初始条件应用
[0438] 扩散运移模拟时间t=0,气相前沿网格索引 气相前沿网格 内气相长度(点气侵处理)。
[0439] 将网格变量pNodeNew[N]同步为pNode[N]数值。
[0440] (7)根据网格长度和网格气相速度确定时间步长dt;
[0441] (8)时间推进,t=t+dt,
[0442] (9)气侵上游节点压力赋初值
[0443] 气侵上游节点压力调整值pDiff=0,
[0444] (10)确定气侵上游节点压力,
[0445] (11)根据气层参数、钻进参数和 计算气侵量
[0446] (12)根据网格类型计算网格参数
[0447] 自下而上遍历网格,根据网格索引号i确定网格类型,计算网格流 动参数。
[0448] 网格内为单液相流动
[0449] 气相前沿网格,更新 和
[0450] 气液两相流网格
[0451] (13)比较井口节点压力与大气压,计算相对误差εp,确定底部 边界压力调整值[0452] εp=|pDiff|/101000
[0453] (14)若εp>10-3,转至步骤(10),重复执行,直至εp<10-3, 新时间点网格参数计算结束;
[0454] (15)根据新时刻网格流动参数和压力分析新温度场;
[0455] (16)更新全部环空网格数据pNode为pNodeNew;
[0456] (17)若时间到达分析时间,则分析结束,否则,转至步骤(7) 重复执行。
[0457] 七、程序模块
[0458] 应用本方法编制气藏状态参数分析模拟器GasReservoirAnalysis,由 63个函数构成,主要模块结构如图4所示。其主要功能模块(函数) 如下。
[0459] (1)ReadKickData
[0460] ReadKickData是分析模拟器的数据输入函数,完成模拟井所有数 据的输入,主要包括井身结构,钻具结构,井眼轨迹,地层垂直温度 分布,储层参数:温度、压力、孔隙度、渗透率、深度、供给半径, 原油和天然气热物性参数,水泥、地层、钻柱等的热物性参数,钻进 参数:排量、机械钻速、扭矩、钻头喷嘴,模拟参数:轴向网格尺度、 模拟周期、是否考虑破碎气、是否考虑热源。
[0461] (2)KickFlowBehavior
[0462] KickFlowBehavior函数是模拟器的总功能模块,按照程序流程图 组装其它函数,完成钻井油气扩散及运移模拟分析及数据存储功能。
[0463] (3)TemperatureAnalysis
[0464] TemperatureAnalysis函数根据网格流动参数进行钻井井筒温度场 分析,将温度计算结果更新到网格节点数组pNodeNew中。
[0465] (4)KickSimulating
[0466] KickSimulating函数根绝网格节点温度和井底与井口边界条件进 行钻井油气扩散和运移模拟分析,并将流动参数计算结果更新到网格 节点数组pNodeNew中。
[0467] (5)GridGeneration
[0468] GridGeneration函数根据井身结构和钻柱结构对温度和压力场求 解域进行轴向分段和网格划分,存储网格节点的轴向几何信息及径向 换热对象的几何和介质信息(网格控制体内的介质有:单液相钻井液、 气液两相钻井液、材、水泥、地层、封隔液等6种介质类型,每种 介质都有相应的热力学物理性质)。
[0469] (6)NormalTPNode
[0470] NormalTPNode函数根据入口和出口都是气液两相流的网格流动 参数计算方法,分析网格流动参数。
[0471] (7)GasFrontNode
[0472] GasFrontNode函数根据气相前沿网格算法,分析网格流动参数, 并更新气相前沿网格索引和气相区长度数据。
[0473] (8)VerticalCoordinate
[0474] 根据井眼轨迹计算网格中心的垂直坐标和网格垂直长度。函数功 能要求调用DirectionParaCal函数根据井深和井斜角计算垂深。
[0475] (9)TOriginGeneration
[0476] TOriginGeneration函数根据地层的垂直温度分布数据插值产生节 点垂直深度处的原始温度。
[0477] (10)Ini
[0478] Ini函数对求解域内网格节点变量应用初始条件,赋初值。
[0479] (11)HeatResistanceSA
[0480] 计算钻主内钻井液与环空钻井液的换热热阻。实现该函数功能需 要调用HPipe和HAnnu函数计算液相在钻主内和气液两相流在环空中 的强迫对流换热系数。
[0481] (12)HeatResistanceAE
[0482] 计算环空气液两相流钻井液与地层之间的换热热阻。实现该函数 功能需要调用HAnnu函数计算气液两相流在环空中的强迫对流换热系 数和瞬时地层热损失函数计算井筒到地层的换热热阻。
[0483] (13)HPipe
[0484] HPipe函数的功能是计算钻主内钻井液与钻柱内壁的管流强迫对 流换热系数。
[0485] (14)HAnnu
[0486] HAnnu函数的功能是计算环空气液两相流钻井液与井壁的环空流 强迫对流换热系数。
[0487] (15)PPTP
[0488] 根据介质类型计算介质在给定温度和压力下的热力学性质的总集 成函数,需要根据具体的介质类型(原油、水、天然气)调用相应介 质的热物性计算函数完成其功能。
[0489] (16)DPDZ_TwoPhase
[0490] 根据气液两相流机理模型计算气液两相流流动参数(气相速度、 液相速度、截面含气率、气相密度、流型)和压降梯度。
[0491] (17)TInDrillstem
[0492] TInDrillstem函数根据单液相能量守恒方程迭代计算钻主内钻井液 节点温度。
[0493] (18)TAnnulus
[0494] TAnnulus函数根据气液两相流能量守恒方程迭代计算环空钻井液 节点温度。
[0495] (19)CpGas。计算天然气定压比热。
[0496] (20)CpOil。计算原油定压比热。
[0497] (21)CpWater。计算地层水定压比热。
[0498] (22)DenGas。计算天然气密度。
[0499] (23)DenOilSaturated。计算饱和原油密度。
[0500] (24)DenOilUnsaturated。计算不饱和原油密度。
[0501] (25)RsStanding。计算原油溶解气油比。
[0502] (26)SurfaceTension。计算油水界面张力。
[0503] (27)ThconGas。计算天然气热导率。
[0504] (28)ThconOil。计算原油热导率。
[0505] (29)ThconWater。计算地层水热导率。
[0506] (30)ViscGas。计算天然气粘度。
[0507] (31)ViscOil。计算原油粘度。
[0508] (32)ViscWater。计算地层水粘度。
[0509] 本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮 助读者理解本发明的实施方法,应被理解为本发明的保护范围并不局 限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发 明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变 形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
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