試油試采中的安全6

第6章試油中的儲(chǔ)層、井筒、地面安全控制方法6.1試油試采中的儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)1、出砂對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理在油氣藏測(cè)試與生產(chǎn)過(guò)程中，存在著負(fù)的生產(chǎn)壓差。在該壓差的作用下，巖石所受應(yīng)力超過(guò)巖石本身的強(qiáng)度而使地層發(fā)生剪切破壞或拉伸破壞時(shí)，儲(chǔ)層有可能出砂。出砂的嚴(yán)重程度與壓差、儲(chǔ)層性質(zhì)等有關(guān)。對(duì)于弱膠結(jié)、疏松砂巖而言，即使生產(chǎn)壓差很小也可能出砂。而對(duì)于膠結(jié)強(qiáng)度好、堅(jiān)硬地層，則需較高壓差下才可能出砂。對(duì)于同樣大小的生產(chǎn)壓差，由于儲(chǔ)層特征參數(shù)不同，地層流體流速大小不同，因此巖石所受流體的沖擊力與曳力不同，引起的出砂程度也不同。1、出砂對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理（1）

油氣藏測(cè)試期間產(chǎn)量確定的誤區(qū)對(duì)于傳統(tǒng)的油氣井測(cè)試，在測(cè)試之前，確定大致產(chǎn)量范圍與油嘴尺寸范圍。在測(cè)試期間，根據(jù)油壓大小、產(chǎn)量大小及其穩(wěn)定情況考慮更換油嘴尺寸。測(cè)試工作制度，既有可能生產(chǎn)壓差過(guò)大，產(chǎn)生出砂，也有可能產(chǎn)量過(guò)大，造成出砂。

1、出砂對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理（2）

油氣藏測(cè)試期間的暢噴的誤區(qū)傳統(tǒng)的油氣井測(cè)試，為了顯示地層最大的產(chǎn)量與供液能力，放大油嘴進(jìn)行暢噴。暢噴也確實(shí)顯示了油氣產(chǎn)量。但是潛在著許多危險(xiǎn)：第一，對(duì)于常壓井，如果儲(chǔ)層巖石膠結(jié)不好，容易造成出砂與微粒運(yùn)移；第二，對(duì)于高壓井，不僅對(duì)于巖石膠結(jié)不好的儲(chǔ)層，即使對(duì)于巖石膠結(jié)相對(duì)較好的儲(chǔ)層，都有可能造成出砂與微粒運(yùn)移。2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

對(duì)于天然氣藏，由于生產(chǎn)壓差過(guò)大，造成邊底水侵入儲(chǔ)層，產(chǎn)生水鎖。研究表明：一旦水侵入儲(chǔ)層，儲(chǔ)層有效滲透率大幅度下降。在試氣試采中，嚴(yán)重影響產(chǎn)量。對(duì)于探井，將嚴(yán)重影響對(duì)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)，甚至嚴(yán)重影響開(kāi)發(fā)方案制定。2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

孔隙空間同時(shí)存在油（氣）水時(shí)，油（氣）相對(duì)滲透率的大小取決于含水飽和度，隨著含水飽和度的增加，油（氣）相對(duì)滲透率急劇下降直至為零的現(xiàn)象稱為“水鎖”現(xiàn)象。在凝析氣藏開(kāi)采過(guò)程中，當(dāng)?shù)貙訅毫档偷缴下饵c(diǎn)壓力時(shí)，將會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)凝析現(xiàn)象，產(chǎn)生凝析油，凝析油一旦析出，將潤(rùn)濕并吸附于巖石孔隙、裂縫的干燥而巨大的表面，阻礙氣體流動(dòng)，降低氣相相對(duì)滲透率，在儲(chǔ)層中形成烴鎖。

氣藏一般具有極強(qiáng)的毛管力自吸作用毛管力曲線2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

水鎖損害示意圖

Dp=2s(1/R1–1/R2)2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

2.1水鎖產(chǎn)生的原因及危害氣藏一般具有極強(qiáng)的毛管力自吸作用毛管力自吸作用曲線2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

水鎖導(dǎo)致裂縫性氣藏相對(duì)滲透率降低水鎖前后裂縫性氣藏相對(duì)滲透率曲線2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

液鎖產(chǎn)生的途徑廣、過(guò)程短，難避免。開(kāi)采修井液鎖鉆井完井射孔酸化壓裂試采壓井2、水鎖對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

3、微粒運(yùn)移對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理

研究及實(shí)踐證明，在砂巖油氣藏測(cè)試與生產(chǎn)期間，微粒運(yùn)移是儲(chǔ)層傷害一個(gè)重要方面。微粒運(yùn)移可以堵塞儲(chǔ)層喉道，降低油氣層孔隙度與滲透率，從而導(dǎo)致測(cè)試與生產(chǎn)產(chǎn)能低。其結(jié)果輕則影響對(duì)儲(chǔ)量的評(píng)價(jià)與產(chǎn)量，重則影響探井發(fā)現(xiàn)。

4、試油試采中的儲(chǔ)層傷害防護(hù)技術(shù)

（1)基于防止出砂與微粒運(yùn)移的合理生產(chǎn)壓差確定根據(jù)不同的儲(chǔ)層的巖石特征，確定地層不破壞極限生產(chǎn)壓差；在測(cè)試期間，實(shí)時(shí)計(jì)算不同油氣比下生產(chǎn)壓差，可以防止目前高溫超壓井測(cè)試過(guò)程中因無(wú)法知道生產(chǎn)壓差而給測(cè)試帶來(lái)的嚴(yán)重后果。

4、試油試采中的儲(chǔ)層傷害防護(hù)技術(shù)

（2)

基于防止水鎖的合理生產(chǎn)壓差確定根據(jù)不同的儲(chǔ)層的巖石特征，采用從小到大的油嘴組合，識(shí)別測(cè)試期間水侵情況。采用較小油嘴與適當(dāng)產(chǎn)量，抑制較多水侵入儲(chǔ)層，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的水鎖。

6.2試油試采中的井筒安全技術(shù)

1、管柱安全技術(shù)

測(cè)試管柱作為傳遞操作參數(shù)和產(chǎn)物流動(dòng)的通道，直接把井口與井底連接起來(lái)，貫穿整個(gè)測(cè)試過(guò)程。地面控制、操作參數(shù)、地下產(chǎn)物性能、壓井液性能等任意一個(gè)因素沒(méi)有考慮到，都可能會(huì)引起管柱出現(xiàn)安全性事故。

高溫高壓測(cè)試管柱可能出現(xiàn)的重大事故主要為：（1)高壓引起油管內(nèi)外壓差過(guò)大，造成油管強(qiáng)度破壞；（2)當(dāng)砂堵、井下關(guān)井時(shí)，高壓油氣上頂測(cè)試管柱，引起插管從封隔器中拔出；（3)高壓低滲出現(xiàn)水合物，封凍引起管柱縮短，插管從封隔器中拔出；（4)高溫高壓引起井下工具操作動(dòng)作失靈；（5)腐蝕性泥漿、硫化氫氣體等腐蝕井下工具，造成失效。1、管柱安全技術(shù)

對(duì)于確定的測(cè)試管柱，影響受力與變形的外界因素包括：重力、管內(nèi)外流體壓力、流體流動(dòng)粘滯力、溫度、頂部鉤載、底部封隔器處約束方式、操作順序等。這些因素共同作用，使管柱的力學(xué)分析與計(jì)算非常復(fù)雜，主要表現(xiàn)為：1、管柱安全技術(shù)

（1）多種效應(yīng)并存管柱除常規(guī)的溫度效應(yīng)、膨脹效應(yīng)、屈曲效應(yīng)、活塞效應(yīng)及重力效應(yīng)外，還有流體流動(dòng)粘滯力及離心力的作用（這里稱為“流動(dòng)效應(yīng)”）。

1、管柱安全技術(shù)

（2）螺旋變形具有重要作用以前的管柱力學(xué)計(jì)算，把螺旋屈曲的影響簡(jiǎn)單地理解為使管柱軸向縮短。與其它因素相比，螺旋屈曲直接引起的管柱軸向縮短量很小，以至有人認(rèn)為可以忽略掉螺旋變形影響。實(shí)際上，在一定條件下，螺旋屈曲對(duì)管柱變形的影響比其它因素更大。主要表現(xiàn)如下：1、管柱安全技術(shù)

（a）螺旋屈曲改變管串下入（或坐封封隔器）階段管柱軸向力的分布管柱軸向力分布規(guī)律：計(jì)算表明，隨著管柱底端軸向壓力的不斷增加，將出現(xiàn)螺旋屈曲。屈曲后管柱與井壁接觸，引起摩擦力。軸向壓力越大，屈曲越嚴(yán)重，摩擦力也就越大。管柱底端軸向壓力有一個(gè)極限值，無(wú)論管柱有多長(zhǎng)，即使全部管柱重量都?jí)合氯?，底端的軸向力也不會(huì)超過(guò)這個(gè)極限。對(duì)于實(shí)際使用的管柱，這個(gè)極限值并不大，因而通過(guò)下放管柱來(lái)給封隔器加壓往往達(dá)不到預(yù)期效果。如果不考慮螺旋屈曲的影響，那么管柱頂部松弛多少力，底部就能獲得多少力，但這與實(shí)際情況不符。

1、管柱安全技術(shù)

（b）螺旋屈曲制約管柱的變形測(cè)試管柱下入井中以后，每次對(duì)測(cè)試工具進(jìn)行操作，都不同程度地改變管柱的受力與變形狀態(tài)。如果前面的操作使管柱發(fā)生了螺旋屈曲，那么管柱底部就有一定長(zhǎng)度上存在摩擦力，后續(xù)的軸向力的變化或軸向變形，必然是在原有的力與變形上發(fā)生的。這里的前后關(guān)系并不是簡(jiǎn)單疊加，而是前者制約后者。

1、管柱安全技術(shù)

（c）螺旋屈曲嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起管柱永久性螺旋變形受螺旋屈曲后摩擦力的影響，管柱下入階段，底部的軸向壓力不會(huì)太大。但正因?yàn)檫@個(gè)原因，使屈曲段變得很長(zhǎng)。而在后面的操作過(guò)程中，一旦使管柱伸長(zhǎng)，則原有的摩擦力又阻止軸向變形的重新分布，造成底部變形自鎖，產(chǎn)生過(guò)量局部變形，引起管柱永久性螺旋變形（塑性變形）。

1、管柱安全技術(shù)

（3）每口井的參數(shù)、操作步驟各不相同不同的井，深度、壓力、產(chǎn)物性質(zhì)等不同，測(cè)試目的也不同，因而測(cè)試管柱組成、操作方式就不一樣。這些因素給編制通用程序帶來(lái)許多麻煩。（4）管柱受力與變形只能預(yù)測(cè)，無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè)

在海上，如果在半潛式平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，從管串下入井中，懸掛在海底井口開(kāi)始，管串的受力與變形情況就不可能受到實(shí)時(shí)觀測(cè)，而只能通過(guò)井口壓力、溫度、流量等進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1、管柱安全技術(shù)

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)如果生產(chǎn)壓差過(guò)小，則達(dá)不到測(cè)試目的；如果生產(chǎn)壓差過(guò)大，可使井下工具失效、井口裝備與地面管線失效、地面壓力控制失效、氣藏地層出砂導(dǎo)致地層破壞等。該問(wèn)題涉及兩個(gè)層次的內(nèi)容：第一，測(cè)試之前應(yīng)該知道多大的生產(chǎn)壓差屬于安全范圍；第二，測(cè)試期間應(yīng)該知道目前的生產(chǎn)壓差是否在安全范圍。1、測(cè)試之前合理測(cè)試壓差確定技術(shù)（1）出砂機(jī)理出砂與否與測(cè)試壓差、產(chǎn)量、地層性質(zhì)、流體性質(zhì)、炮孔大小、形狀等密切相關(guān)。通常測(cè)試過(guò)程中的出砂機(jī)理可歸納為如下幾類：（a）炮孔壁剪切破壞出砂對(duì)于弱至中等膠結(jié)的儲(chǔ)層，當(dāng)炮孔壁上的塑性變形超過(guò)巖石的極限塑性應(yīng)變值時(shí)，油層產(chǎn)生突發(fā)性破壞。而大量產(chǎn)砂，與過(guò)大的測(cè)試壓差有關(guān)。

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)（b）炮孔壁拉伸破壞造成出砂實(shí)驗(yàn)表明：炮孔壁承受很小的力即進(jìn)入塑性狀態(tài)，因此，可以認(rèn)為測(cè)試過(guò)程中炮孔壁巖石基本處于塑性狀態(tài)，此時(shí)，巖石的粘聚強(qiáng)度將大部分喪失，因而在流體存在較大的壓降梯度時(shí)易產(chǎn)生拉伸破壞而出砂。根據(jù)以上兩類破壞機(jī)理，結(jié)合炮孔壁巖石受力狀態(tài)的計(jì)算，可以得出炮孔產(chǎn)生剪切破壞及拉伸破壞時(shí)的臨界生產(chǎn)壓差（或產(chǎn)量）的計(jì)算模式。2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)

炮孔的形狀可以簡(jiǎn)化成理想的狀態(tài)，其前部為一柱狀，尾部為球形。國(guó)內(nèi)外出砂模擬試驗(yàn)及理論研究結(jié)果均表明，針對(duì)不同的生產(chǎn)條件，炮孔前部的柱狀部分易產(chǎn)生剪切破壞出砂，而尾部的球狀部分流量大，易發(fā)生拉伸破壞出砂。

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)(2)出砂預(yù)測(cè)模型介紹當(dāng)前，各石油公司應(yīng)用于出砂預(yù)測(cè)的模型很多。如：Perkins模型、Bratli模型、Weingarten模型、極限應(yīng)變模型，其中Weingarten模型為適用于氣藏的模型，出砂量預(yù)測(cè)模型能夠較好的預(yù)測(cè)連續(xù)出砂階段的出砂量。2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)(3)不同測(cè)試壓差下油層損害半徑的計(jì)算模式

若對(duì)于中等強(qiáng)度砂巖，具有一定的塑性變形性質(zhì)，壓差過(guò)大，并不直接造成炮孔壁破壞而出砂，而是使儲(chǔ)層內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，造成滲透性降低，損害油氣層。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的滲透率與巖芯的破壞比之間的相關(guān)模式，可求出給定測(cè)試壓差下，儲(chǔ)層損害半徑。

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)（4）利用測(cè)井資料確定砂泥巖力學(xué)參數(shù)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外所研究的：巖石動(dòng)態(tài)彈性參數(shù)與測(cè)井資料的相關(guān)關(guān)系；動(dòng)、靜彈性參數(shù)轉(zhuǎn)換模式；縱、橫波速度轉(zhuǎn)換關(guān)系式；巖石強(qiáng)度參數(shù)與測(cè)井資料的相關(guān)關(guān)系；地層強(qiáng)度與層理面夾角的相關(guān)關(guān)系式，利用縱、橫波，密度、井徑、伽瑪測(cè)井曲線可求得地層的如下參數(shù)：巖石動(dòng)靜彈性模量、泊桑比;地層強(qiáng)度參數(shù)：粘聚力和內(nèi)摩擦角；不同應(yīng)力狀態(tài)下的巖芯縱、橫波速度；

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)2、測(cè)試期間合理生產(chǎn)壓差確定技術(shù)（1）油氣井測(cè)試管柱內(nèi)油氣水多相流流型分布2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)對(duì)于垂直管氣液兩相流情況，四種流型。不同的流型，沿程壓降、氣液流速、含氣率等參數(shù)差別很大。泡狀流段塞流攪拌流環(huán)狀流圖5.1氣液兩相流型圖......井眼底部井眼中上部油氣井測(cè)試期間環(huán)空氣液兩相流型

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)（2)

井底流壓計(jì)算方法

1）

單相流流動(dòng)氣柱計(jì)算方法運(yùn)用下列公式計(jì)算井底壓力及井口壓力

式中

—井底流動(dòng)壓力，；2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)—井口流動(dòng)壓力，；—油管內(nèi)徑，；—油管內(nèi)氣體平均溫度，；—流動(dòng)氣柱井口、井底絕對(duì)溫度，K;—在條件下，氣體偏差系數(shù)；—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的流量，；—?dú)怏w相對(duì)密度；—油管下到氣層中部深度，；—Moody摩阻系數(shù)，建議用下面給出的Jain公式計(jì)算：

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)

—相對(duì)粗糙度，為管子絕對(duì)粗糙度e與管徑d的比值；

Re—?dú)饬骼字Z數(shù)，建議用下式計(jì)算

—?dú)怏w粘度，。

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)2)擬單相流流動(dòng)氣柱計(jì)算方法

式中

—復(fù)合烴類氣體的質(zhì)量流量，kg/d；

2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)3)氣液兩相流計(jì)算方法氣相連續(xù)方程

液相連續(xù)方程

混合運(yùn)動(dòng)方程2、合理生產(chǎn)壓差實(shí)時(shí)計(jì)算與控制技術(shù)3)氣液兩相流計(jì)算方法氣相連續(xù)方程

液相連續(xù)方程

混合運(yùn)動(dòng)方程6.3試油試采中的地面安全控制技術(shù)1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)在高溫高壓凝析氣藏測(cè)試過(guò)程中，地面流程設(shè)計(jì)與校驗(yàn)是測(cè)試成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而其中節(jié)流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校驗(yàn)又是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。這其中涉及到高溫高壓凝析氣藏單相流動(dòng)與多相流動(dòng)的臨界流動(dòng)問(wèn)題。

（2）目前節(jié)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的臨界流計(jì)算模型流體通過(guò)氣嘴的最大流量計(jì)算公式

1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)──標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（Psc=0.101325Mpa，Tsc=293K）下通過(guò)氣嘴的體積流量，；

d──氣嘴開(kāi)孔直徑，mm；P1，P2──氣嘴上游、下游的壓力，MPa；──天然氣的相對(duì)密度；

T1──氣嘴上游溫度，K；Z1──氣嘴上游條件下的氣體壓縮系數(shù)；

K──天然氣的絕熱指數(shù)。

（2）目前節(jié)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的臨界流計(jì)算模型1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)臨界壓力比計(jì)算公式式中

Yc──達(dá)到臨界流動(dòng)時(shí)氣嘴下游壓力P2與上游壓力P1的比值；

K──天然氣的絕熱指數(shù)。楊繼盛教授是假設(shè)天然氣比重為0.60時(shí)，得出了一個(gè)臨界壓力比的值Yc=0.546。（2）目前節(jié)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的臨界流計(jì)算模型1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題：l

節(jié)流級(jí)數(shù)選擇依據(jù)是什麼？l

天然氣、凝析氣的臨界流動(dòng)壓力比是否都是0.546？l

因?yàn)槟鰵獠氐臏y(cè)試期間有液相析出，那麼凝析氣藏流體通過(guò)氣嘴的臨界流動(dòng)是否還是單相臨界流動(dòng)？若是兩相臨界流動(dòng)，最大流量又是多少？雖然我們把臨界流動(dòng)作為氣嘴(或油嘴)設(shè)計(jì)與選擇、放噴管線設(shè)計(jì)與選擇、地面節(jié)流級(jí)數(shù)的確定的理論基礎(chǔ)，但實(shí)際上，對(duì)于臨界流動(dòng)，尤其是兩相臨界流動(dòng)還不很清楚，認(rèn)識(shí)還不夠深刻。

（3）臨界流動(dòng)概念的理解和運(yùn)用

1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)在我國(guó)，為了保持氣井產(chǎn)量穩(wěn)定，通常是取井口油管壓力高于管道回壓兩倍左右。因?yàn)榇蠹彝ǔＵJ(rèn)為：a這時(shí)氣嘴(或油嘴)是在臨界狀態(tài)下工作；b氣井的產(chǎn)量主要與井口油管壓力有關(guān)，而管道壓力的波動(dòng)對(duì)產(chǎn)量的影響較小，甚至沒(méi)有影響，這樣就容易保持氣井的產(chǎn)量基本穩(wěn)定。實(shí)際上，這不是完全正確的。就節(jié)流級(jí)數(shù)而言，在我國(guó)深井測(cè)試中，多采用三級(jí)節(jié)流，對(duì)于難度較大的井，直至采用五級(jí)節(jié)流。而實(shí)際上，僅從臨界壓差而言，只要一級(jí)就可達(dá)到節(jié)流目的。

（4)兩相臨界流動(dòng)和單相臨界流動(dòng)的不同

一般認(rèn)為單相臨界流動(dòng)和兩相臨界流動(dòng)沒(méi)有什麼不同，包括用單相氣臨界流動(dòng)的壓力比0.546代替兩相臨界流動(dòng)的壓力比，認(rèn)為兩相臨界流動(dòng)的臨界流速、壓力波傳播速度和聲波傳播速度相等。因此，我國(guó)氣嘴設(shè)計(jì)與選擇、放噴管線設(shè)計(jì)與選擇、地面節(jié)流級(jí)數(shù)的確定至今仍是以單相流(氣體)的臨界流動(dòng)作為理論基礎(chǔ)。

1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)(5)兩相臨界流動(dòng)的機(jī)理臨界流動(dòng)的概念為：在管內(nèi)流動(dòng)的可壓縮流體系統(tǒng)中，如果上游流動(dòng)條件保持恒定，下游出口處壓力逐漸減小，則流量隨下游壓力逐漸減小而不斷增加。但當(dāng)下游壓力下降到某一值時(shí)，如果壓力繼續(xù)減小，流量不再增大，達(dá)到了最大流量值。這一現(xiàn)象稱為臨界流動(dòng)現(xiàn)象，相應(yīng)的增大流量值稱為臨界流量，相應(yīng)的流體流速稱為臨界流速。在氣體動(dòng)力學(xué)中，已對(duì)這種臨界流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了充分研究，得出了一套良好的理論和計(jì)算方法。1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)下游壓力的減小而使流體達(dá)到臨界流動(dòng)，所以，常常認(rèn)為臨界流動(dòng)是由下游條件決定的。其實(shí)不然。而是上游條件一經(jīng)確定，就決定了達(dá)到臨界流動(dòng)的情形，如達(dá)到臨界流動(dòng)時(shí)的上下游壓力比、流動(dòng)速度等。溫度、壓力、質(zhì)量含氣率等。當(dāng)兩相流動(dòng)是一種可壓縮流體流動(dòng)時(shí)，也會(huì)發(fā)生這種流動(dòng)現(xiàn)象，并已為實(shí)驗(yàn)證實(shí)。而且在大多數(shù)實(shí)際工況中，兩相臨界流動(dòng)的臨界流速比相應(yīng)工況下任一相的單相臨界流速低得多。

1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)迄今發(fā)表的大量實(shí)驗(yàn)和理論研究表明，僅在相當(dāng)有限的工況范圍內(nèi)，兩相臨界流動(dòng)的理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間是一致的。一般地說(shuō)，至今尚沒(méi)有滿意的通用經(jīng)驗(yàn)式。目前，一些流行的臨界流動(dòng)計(jì)算模型，常常利用某些單相臨界流動(dòng)準(zhǔn)則，結(jié)合一些假設(shè)或修正，導(dǎo)出兩相臨界流動(dòng)計(jì)算方法，因此，它們的適用范圍是有限的。另一方面，在兩相臨界流研究中也發(fā)表了一些數(shù)學(xué)解析模型，但尚無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)其有關(guān)的相間傳遞過(guò)程。而且，這類解析模型計(jì)算費(fèi)用大。因此，在工程設(shè)計(jì)中，傾向于使用實(shí)用計(jì)算模型方法，估計(jì)臨界流量。

1、地面節(jié)流理論與參數(shù)設(shè)計(jì)1）

天然氣水合物定義

天然氣水合物(NaturalGasHydrate)是在一定條件下，由氣體或揮發(fā)性液體與水相互作用過(guò)程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，它是一種非化學(xué)劑量籠性物，為超分子結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的吸附氣體能力，單位體積的天然氣水合物可含164倍同單位的氣體，分子量小，成分不穩(wěn)定，除以甲烷氣體為主外，還含有乙烷、丙烷、丁烷等多種氣體。從外觀看，水合物類似松散的冰或致密的雪，其密度為0.88～0.90g／cm3。

2、水合物形成機(jī)理與控制技術(shù)

天然氣水合物是一種水與烴類氣體構(gòu)成的結(jié)晶狀的籠形晶格包絡(luò)物，其中水分子以氫鍵構(gòu)成晶格骨架，而氣分子被包圍在晶格的籠形孔室中，并依靠分子間的范德華力來(lái)保持晶體的穩(wěn)定。2、水合物形成機(jī)理與控制技術(shù)

2）天然氣水合物結(jié)構(gòu)類型根據(jù)用X射線對(duì)水合物結(jié)構(gòu)的分析，天然氣水合物是一種白色結(jié)晶固體。水合物晶體的主晶格由水分子組成，烴分子占據(jù)晶格的孔穴，猶如溶于晶格中，可以在晶格孔穴內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。烴分子與水分子之間并不存在強(qiáng)化學(xué)鍵，僅靠分子間的范德華力保持晶體的穩(wěn)定。2、水合物形成機(jī)理與控制技術(shù)

近年來(lái)，對(duì)水合物結(jié)構(gòu)的研究，提出兩種典型的結(jié)晶體結(jié)構(gòu)，I型結(jié)構(gòu)：由甲烷、乙烷、硫化氫等構(gòu)成體心立方晶格；II型結(jié)構(gòu)：由丙烷、異丁烷等較大分子構(gòu)成金剛石型晶格。2、水合物形成機(jī)理與控制技術(shù)

2)天然氣水合物的相態(tài)

氣體水合物生成相圖（P—T曲線）不僅具有理論的，且有一定的實(shí)際意義。例如，若己知測(cè)井資料所提供的地溫梯度與壓力梯度，便可將水合物生成溫度—壓力平衡曲線轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟取疃惹€，再迭加于地殼內(nèi)部的溫度—深度曲線上，從而得到自然界中可能的水合物生成區(qū)段的分布。這對(duì)于發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)藏于自然界中的氣體水合物礦藏的前景區(qū)域提供了熱力學(xué)分析的理論依據(jù)。

2、水合物形成機(jī)理與控制技術(shù)

4、天然氣水合物形成條件

在采氣工程中，研究天然氣中水合物的生成條件，為防止油管、計(jì)量孔板、地面管線及設(shè)備生成水合物，保證正常生產(chǎn)提供工藝措施的依據(jù)有重要作用，對(duì)于天然氣資源的勘探和開(kāi)發(fā)也具有日益增長(zhǎng)的實(shí)際意義。2、水合物形成機(jī)理與控制技術(shù)