油氣藏工程新理論

油氣藏工程新理論第一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三新理論新技術(shù)高效益基礎(chǔ)理論研究是社會持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展的重要推動力觀點第二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井連續(xù)排液新模型第三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三目前所用的氣井連續(xù)排液的臨界流速和臨界流量是Turner公式。Turner假設(shè)被高速氣流攜帶的液滴是圓球形，提出了氣井連續(xù)排液臨界流速和流量計算公式。表達(dá)形式：概述第四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三概述（1）發(fā)表在JPT上;（2）國內(nèi)外的天然氣工程教科書中的經(jīng)典內(nèi)容；（3）廣泛應(yīng)用來計算氣井的臨界流量和確定氣井的合理工作制度。存在的問題：計算出的氣井連續(xù)排液臨界流速和流量明顯偏?。唤鉀Q辦法：

在Turner公式計算的基礎(chǔ)上乘以一個系數(shù)（通常是1/3）第五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出未積液（Unload),壓力和深度關(guān)系:第六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出積液（loadUp）,壓力和深度關(guān)系:第七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出停噴（loaded）,壓力和深度關(guān)系:第八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出停噴（loaded）,壓力梯度和深度關(guān)系第九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出氣井未積液；壓力與深度只有1個直線段；氣井積液：壓力與深度出現(xiàn)2個直線段第十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出Turner模型計算結(jié)果與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比第十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出停噴（loaded）,壓力梯度和深度關(guān)系第十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出氣井未積液；壓力與深度只有1個直線段；氣井積液：壓力與深度出現(xiàn)2個直線段第十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三問題提出概述Turner模型認(rèn)為液滴是圓球形表面力：速度壓力：第十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三Turner攜液模型的推導(dǎo)（液滴模型）重力:浮力:重力浮力曳力曳力:Turner:CCD=0.44,雷諾數(shù)104~105

Turner攜液模型第十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三Turner假設(shè)液滴為球形，則有：Turner攜液模型第十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三液滴處于平衡狀態(tài)時，有：重力浮力曳力即：攜液計算公式Turner攜液模型第十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三當(dāng)ug=ut時，液滴將相對于管壁靜止，因此，攜液所需的最小速度(臨界流速)為：Turner引入韋伯?dāng)?shù)來確定液滴的直徑：Turner攜液模型式中：：表面張力N/m第十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三Turner攜液模型臨界韋伯?dāng)?shù)為20-30取韋伯?dāng)?shù)30代入上式，有第十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三臨界韋伯?dāng)?shù)為20-30，取韋伯?dāng)?shù)30代入有：Turner攜液模型第二十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三有：Turner攜液模型第二十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三Turner取CD近似為0.44，代入上式，有：Turner攜液模型第二十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三液滴的最終速度需要上浮20%，則：Turner攜液模型第二十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三相應(yīng)最小攜液產(chǎn)量（臨界產(chǎn)量）公式為:

m3/D104m3/DTurner攜液模型相應(yīng)最小攜液產(chǎn)量（臨界產(chǎn)量）公式為:

第二十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井?dāng)y液新模型Turner模型認(rèn)為液滴是圓球形表面力：速度壓力：第二十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井?dāng)y液新模型實際液滴的形狀是橢球形橢球形液滴的特點有效迎流面積S(1)有效迎流面積S大(2)曳力系數(shù)大，Cd=1.0(3)容易被攜帶第二十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井?dāng)y液新模型精確計算攜帶橢球形液滴的臨界流速十分困難；但可以假定液滴是偏平形，估算（Estimated）氣井?dāng)y液的臨界流速：hS

V=sh

第二十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三(1)液滴在氣流中下落，前后受力不同，有一壓力差，由伯努利方程得：（1）氣井?dāng)y液新模型第二十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井?dāng)y液新模型(2)自由表面能原理，可逆過程體系新增的表面能等于外力所作的功：方程兩邊同除第二十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三(2)在壓力差和表面張力的作用下，液滴保持扁平形應(yīng)滿足下面方程：

（2）式中：s--扁平液滴的底面積，

h--扁平液滴的高度，--界面張力氣井?dāng)y液新模型第三十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三由于液滴是由球形變?yōu)楸馄叫蔚模虼苏J(rèn)為其體積保持不變，則有關(guān)系式（3）：

(3)氣井?dāng)y液新模型第三十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三由（2）可以得：

由（2-3）可以得：s=v/h兩邊對h微分得：

（4）（5）氣井?dāng)y液新模型第三十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三由由（4）和（5）得：由上式得：（6）氣井?dāng)y液新模型第三十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三將（1）代入（6）得：（7）將（7）代入（3）得：氣井?dāng)y液新模型第三十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三由上式得：（8）氣井?dāng)y液新模型根據(jù)受力平衡條件，有：第三十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三將（8）代入（9）得：（11）氣井?dāng)y液新模型第三十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三為扁平形，VeniaminG.Levich(內(nèi)維齊)建議CD取1.0，代入（10）得：（12）氣井?dāng)y液新模型第三十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三因此，氣體攜液的最小速度為：（13）注：以上公式中的單位均是國際單位制氣井?dāng)y液新模型第三十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三相應(yīng)的產(chǎn)量公式為：（14）其中：A生產(chǎn)油管的截面積m2

qc日產(chǎn)氣量(萬方/天)

氣井?dāng)y液新模型第三十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三Turner公式Turner公式的推導(dǎo)與新模型比較LM公式球形假設(shè)形狀扁平形CD取值0.441.0速度公式氣井模型攜液比較第四十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三模型計算結(jié)果與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比氣井模型攜液比較第四十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井模型攜液比較與中原白廟氣田對比（積液井）第四十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井模型攜液比較圖3-6-1白31井流壓與深度關(guān)系曲線第四十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三氣井模型攜液比較與中原白廟氣田對比（未積液井）第四十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三小結(jié)（1）導(dǎo)出了一個新的氣井連續(xù)排液臨界流速和流量計算模型；（2）用大量的實例證明該模型的有效性；（3）文章發(fā)表在SPEPF(February2002)17,No.1,42-45.SCI，EI收錄;（4）目前該模型已被廣泛用來計算氣井的臨界流速和流量計算。創(chuàng)新點：被高速氣流攜帶的液滴前后存在一壓差，在這一壓差的作用下液滴會發(fā)生變形，該模型考慮了液滴變形，導(dǎo)出了新的氣井臨界流量計算公式。第四十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三小結(jié)第四十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三小結(jié)第四十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三雙重各向異性介質(zhì)第四十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三xy雙重各向異性介質(zhì)各向同性xykykxkx=ky=kz第四十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三雙重各向異性介質(zhì)第五十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三各向異性xykxkykzxkykxy雙重各向異性介質(zhì)第五十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三雙重各向異性介質(zhì)第五十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三井距調(diào)整原則雙重各向異性介質(zhì)第五十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三雙重各向異性xyxy水流雙重各向異性介質(zhì)第五十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三雙重各向異性介質(zhì)第五十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三大慶油田曾出現(xiàn)“南澇北旱”現(xiàn)象雙重各向異性介質(zhì)南澇北旱第五十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三順古水流方向見水早、受效快逆古水流方向見水晚、受效遲雙重各向異性介質(zhì)第五十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三多孔介質(zhì)的雙重有效應(yīng)力第五十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三雙重有效應(yīng)力Terzaghi有效應(yīng)力多孔介質(zhì)力學(xué)新多孔介質(zhì)力學(xué)雙重有效應(yīng)力第五十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三p=?有效應(yīng)力雙重有效應(yīng)力第六十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三pTerzaghi有效應(yīng)力

=f(,p)雙重有效應(yīng)力第六十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三1MPa100MPa巖石會變形嗎？雙重有效應(yīng)力第六十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三本體變形雙重有效應(yīng)力結(jié)構(gòu)變形壓縮壓實微觀破壞第六十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三p雙重有效應(yīng)力本體結(jié)構(gòu)雙重有效應(yīng)力復(fù)雜結(jié)構(gòu)材料具有雙重有效應(yīng)力第六十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三本體有效應(yīng)力spOOA雙重有效應(yīng)力第六十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三結(jié)構(gòu)有效應(yīng)力cpOOQQ觸點孔隙度膠結(jié)程度系數(shù)：c<c<1雙重有效應(yīng)力第六十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三c0介質(zhì)致密固體0雙重有效應(yīng)力第六十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三c1介質(zhì)疏松1:c=02:c=1p12c=1,不存在雙重有效應(yīng)力第六十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三DlnIIIabcI:壓實階段II:壓縮階段III:壓熔階段壓實過程雙重有效應(yīng)力第六十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三DlnIII=oe-D=inh=inh+(o-inh)e-Dinh雙重有效應(yīng)力第七十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三取芯過程DlnIIIabc=sc雙重有效應(yīng)力第七十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三圖1-5-1顆粒的彈性變形示意圖

孔隙度47.6%孔隙度47.6%雙重有效應(yīng)力第七十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三實驗結(jié)果實驗假設(shè)巖石骨架體積不變雙重有效應(yīng)力第七十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三Vsp1Vsp2孔隙通過骨架的壓縮而壓縮實際變形雙重有效應(yīng)力第七十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三Vsp1Vsp2實驗假設(shè)孔隙度減小是人為因素雙重有效應(yīng)力第七十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三實測曲線巖石壓縮系數(shù)Hall圖版邏輯錯誤數(shù)值太高彈性能量被高估cp=5~10010-4MPa-1雙重有效應(yīng)力第七十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三新理論公式cp=0~10-4MPa-1cp=0~110-4MPa-1cw=410-4MPa-1雙重有效應(yīng)力第七十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三取芯過程DlnIIIabc=sc雙重有效應(yīng)力第七十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三本體有效應(yīng)力spOOA雙重有效應(yīng)力第七十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三雙重有效應(yīng)力圖2-3-12巖心8-3凈覆壓和滲透率的關(guān)系圖滲透率損害率66.43%圖2-4-4巖樣3-2應(yīng)力敏感曲線滲透率損害率9.39%第八十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三應(yīng)力敏感分析1MPa100MPa巖石滲透率會變化嗎?雙重有效應(yīng)力第八十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三1MPa100MPa雙重有效應(yīng)力第八十二頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三黑油模擬器在油氣田開發(fā)中十分重要國外模擬器長期壟斷市場目前模擬器模擬低滲透油氣藏效果不理想以上原因促使我們開發(fā)N-STONE1.1考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第八十三頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三N-STONE1.1主要特點1.三維三相黑油模擬器2.擁有自主知識產(chǎn)權(quán)3.適合模擬低滲透油藏4.提供可擴充的模塊5.使用方面，簡單

考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第八十四頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三

連續(xù)方程

質(zhì)量流速

考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第八十五頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三

應(yīng)力敏感

低滲非達(dá)西

考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第八十六頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三

重力和毛管力對相壓力的貢獻(xiàn)

考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第八十七頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三

簡化后的壓力方程

考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第八十八頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三

定義線性算子其中差分近似考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第八十九頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三

離散后的壓力方程考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第九十頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三

離散后的油相方程離散后的水相方程其中GOWT、GWWT是CGO、CGW的離散結(jié)果考慮非達(dá)西與應(yīng)力敏感的滲流模型與求解第九十一頁，共一百頁，編輯于2023年，星期三