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PIPESIM操作技巧>>

7.PIPESIM如何模拟气井携液

气井中通常会以雾滴或液膜形式沿管线生成液态水和/或冷凝物。随着油气藏的衰竭开发,气体流动速率减缓,携带气体量降低。

当气体的流动速率降至临界水平时,气体将无法举升液体,井筒内开始发生液体聚集,这种现象被称为临界携液(开始积液)现象。

液体不断聚集会增大井底流压,从而降低产气量。低产气量会导致气体流速降低,最终致使井停产或者关井。

PIPESIM软件中模拟气井携液现象时有以下几种模型:

下面以Turner为例进行介绍

Turner液滴模型

当气井在环空雾流模式下开发时,液体是以独立的液滴形式存在于气体中,以液体薄层(液膜)形式附在管壁上。

特纳在分析大量生产气井数据后发现,液滴上产生的力平衡能够预测液体是会向上流动(拉力主导)还是向下流动(重力主导)。

如果气体的流动速率高于临界流速,拉力会向上拉起液滴,不然液滴会降落,发生积液。

图19 特纳液滴模型

1 气

2 发生在液滴上的拉力作用图示

3 发生在液滴上的重力作用图示

当发生在液滴上的拉力作用和重力作用相等时,气体流动速率就会达到临界流速,理论上来讲,在临界流速这一点时,气流中的液滴既不会向上流动也不会向下流动。当低于这一点时,液滴会降落,井筒内产生积液。

临界气体流速一般被定义为管线中液滴能向上流动的最小气体流速。

特纳公式的一般形式如下所示:

式中:

Vt=液滴的末期流速

σ=表面张力

ρl=液相密度

ρg=气相密度

提示:特纳公式适用于垂直或近垂直向上流并假设连续气相中夹带小的分散液滴,PIPESIM不计算管中的积液量。

每一个任务中都会有关于积液的计算,计算结果可以以曲线图或报告形式输出。

PIPESIM能够计算积液(携液)比率(LLVR),LLVR是由特纳公式计算得到,是最小的举升速率(最终/临界速率),是以气体表观流动速度划分的。LLVR大于1时说明发生积液现象,因为这时,液体的流动速度比举升液体、防止积液所需最小速率还小。

作为operating envelope(生产协调点推荐范围)的一部分,气体积液流量线是展示在节点分析系统中的曲线中的,横坐标为气体流量。流出曲线每一点的LLVR值都会被计算,当积液速率等于1时,会出现积液(携液)气体流量线。

提示:气体积液流量线上的取值是利用流出曲线上两点(一个点是指积液速度比小于1 的点,另一个点是大于1)插值得到的。结果的准确性和流出曲线上的数据点个数有关。



PIPESIM示例练习——计算临界气体速率预防积液

在本次练习中,使用基础模型

1. 执行Nodal Analysis操作

2. 删除现有的敏感性数据

3. 将出口压力设置为800 psia

4. 运行程序

5. 在System Results标签中,选择View Operating Envelope勾选框

积液线(1)和临界气体速率(2)都在图中有展示

提示:操作范围是由储层压力,冲蚀速率比,用户自定义最大压降线(默认为绝对无阻流量的80%)和积液线限制的一个矩形区域,如图中所示,气井中也有此区域。图中的inversion point for stable tubing production线(反映的是在不稳定流区域中流出曲线的变化)也被认为是操作范围的限制条件之一

6. 点击图表底部右边的“在表格中查看数据”按钮

7. 导出临界气体速率

8. 记录你的答案

这口井当前的情况下,生产速率(14.7MMscf/d)远远大于临界气体速率(3.63MMscf/d),所以在这种情况下完全避免了积液问题

9. 想要验证节点分析中得到的临界气体速率,可以通过在相同的条件下运行P/T Profile操作(相同的流速和出口压力)

a. 执行P/T profile操作

b. 选择入口压力作为计算变量

c. 出口压力设置为800 psia

d. 从之前步骤中得到的结果,输入临界气体流速,作为气体流动速率

e. 执行操作

f. 在Profile Results标签中将底部X轴的变量更改为积液速率比(liquid loading velocity ratio)

图表显示的是最大积液速率比

g. 验证,当临界气体流速是3.63 MMsc/d时,最大积液流速比(LLVR)大约为1。这个值表明P/T profile的结果和节点分析的结果一致

图表中什么位置积液流速比最高?为什么?

提示:积液一般在流出区域,垂直方向流线上进行计算。在这个例子中,计算部分由油管和底部一小段射孔部分的套管组成。在最后的套管部分,积液比达到最大值,约为1.1,原因是套管半径变大,从而使液体流速降低

10. 在Profile Results标签中,查看LLVR积液流速比数据表格

a. 选择Show Grid之后点击Select Columns

b. 如下图所示,输入前几个字母来筛选出来Liquid Loading Velocity Ratio

c. 选择Liquid Loading Velocity Ratio之前的勾选框

d. 为Gas Superficial velocity和Pipe inside diameter两个变量重复步骤B

e. 点击Close

带有新的变量的表格出现,积液速率比(在表格的最右边)在套管中数值最高,因为套管的尺寸比油管大。同时,此处的压力也是最大的,而且气体表观速率最低

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