第4章气井生产系统讲述.ppt

对于单位质量流体，气体稳定流动方程式的微分形式为： * 采气工程－气井生产系统分析 * 第四章 气井生产系统分析 第二节 气井节点系统分析 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 第一节 气体通过气嘴的流动 气井生产系统的组成 (1)油气层子系统 (2)井筒子系统 (3)地面集输子系统 (4)采气设备子系统 稳定工作条件：协调 井筒多相流理论： 研究各种举升方式井筒流体流动规律基本理论。 研究特点：流动复杂性、无严格数学解 研究途径：基本流动方程 实验资料相关因次分析 近似关系 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 一、基本能量方程 气体稳定流动：在所讨论的管段内（热力体系内），任何断面上气体的一切参数都不随时间变化。 图2-2 流体流动示意图 对于m千克质量的气体，截面1、2之间的能量平衡关系式为： 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 对于井筒与水平成?角的倾斜井，以dL表示实长，以dh表示实高，则dh=dLsin?，直接代入上式得： 一、基本能量方程 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 为简化计算，假设dW=0，则气体稳定流动能量方程式为： 一、基本能量方程 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 对于垂直管： 二、井筒摩阻计算 单相流体（水或气），计算管内摩阻的达西阻力公式为： 确定式中的摩阻系数，可以查图版或通过公式计算。 摩阻系数 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 单相管流Moody图 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 ⒈ Colebrook公式 该公式覆盖完全粗糙管、光滑管和过渡区三个流态区域。 当Re相当大时,该公式即转化为适用于完全粗糙管的Nikuradse公式： 二、井筒摩阻计算 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 二、井筒摩阻计算 ⒉ Jain公式 Jain公式覆盖完全粗糙管、光滑管和过渡区三个流态区，为目前计算所广泛采用。 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 第一节 气体井筒稳定流动能量方程 二、井筒摩阻计算 3. Chen公式 对于气水两相流动采用多相管流计算相关式。 气体通过气嘴时没有位能变化，也没有功的输入或输出，摩擦损失也可忽略不计，但动能变化在此起重要作用。 气体稳定流动能量方程可以写为: 气嘴：泛指气体通过的任何一种限流或节流装置。 第二节 气体通过气嘴的流动 从工程热力学的绝热过程观点分析： 同时： 则： 第二节 气体通过气嘴的流动 临界流速：通过气嘴出口端面的流速达到该端面下的音速时 的流速。 时，为临界流； 相对密度为0.6 的天然气 通常 时，就认为已达到临界流动。 第二节 气体通过气嘴的流动 当上游压力P1和气嘴直径一定时，一旦出口端面上的速度大于音速，气流的压力波就不能反馈影响上游，气嘴出口与入口之间的压力差就不能增大。此时，通过气嘴的气流量达到最大值。 第二节 气体通过气嘴的流动 显然，d一定时，qmax取决于p1。 气井生产系统分析一般采用节点系统分析（Nodal Systems Analysis）方法。它是运用系统工程理论研究气田开发系统的气藏工程、采气工程和气田集输工程之间压力、流量关系的方法。 第三节 气井节点系统分析 气井生产系统分析是把气流从地层到用户的流动作为一个研究对象，对全系统的压力损耗进行综合分析。 这一方法的基本思想是在系统中某部位（如井底）设置解节点，将系统各部分的压力损失相互关联起来，对每一部分的压力损失进行定量评估，对影响解节点流入和流出能量的各种因素进行逐一评价和优选，从而实现全系统的优化生产，发挥井的最大潜能。 第三节 气井节点系统分析 一、节点系统分析原理 1. 气井系统生产过程 ①渗流过程； ②通过射孔孔眼的流动过程； ③举升过程； ④通过节流装置的流动过程； ⑤地面水平或倾斜管流过程。 第三节 气井节点系统分析 节点系统分析法：应用系统工程原理，把整个油井生产系统分成若干子系统，研究各子系统间的相互关系及其对整个系统工作的影响，为系统优化运行及参数调控提供依据。 节点划分依据： 不同的流动规律相关式 2.节点系统分析法 第三节 气井节点系统分析 3. 气井生产系统的模拟分析 求解点的选择：主要取决于所要研究解决的问题。 求解点：为使问题获得解决的节点。 第三节 气井节点系统分析 协调曲线示意图 节点流入曲线 节点流出曲线 协调点 第三节 气井节点系统分析 * 采气工程－气井生产系统分析