一种用于判断煤层气井筒泡沫段的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于判断煤层气井筒泡沫段的方法，涉及石油工程技术领域。包括以下步骤：测量煤层气井筒中拟动液面高度H；根据井内气液固三相流压力模型和温度沿井筒深度分布模型得到所述拟动液面处的真实压力PH和真实温度TH；计算产生泡沫段的临界动液面压力Pc；若PH＜Pc，表示井内有泡沫段；若PH＞Pc，表示井内无泡沫段。该方法能够准确判断出井内是否存在泡沫段，并精确地判断出泡沫段的长度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油工程
，特别涉及一种用于判断煤层气井筒泡沫段的方法。
技术介绍
随着全球能源需求量持续扩张及常规油气资源日益枯竭，非常规资源的大规模开发利用显得格外紧迫。煤层气作为一种典型的非常规资源，其全球储量极大，是常规天然气探明储量的两倍多。世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。目前，煤层气的开采通常采用油管产水套管产气的方法。在这种方法中，油套环空内的液体为基本静止，套管内的煤层气会不断进入油套环空内，然后从液体中脱出，从而实现开采煤层气。当气体的产量较高时，气体的漂移运动会导致井筒内动液面以上产生泡沫段。特别是，当油套环空内的液体中真实含气量大于60％时，最容易产生泡沫，因此通常将该值认为是油套环空内出现泡沫段的临界值。然而，煤层气储层的较高的应力敏感性决定了在排采过程中需对井底流压进行精细控制，而井底压力最有效的控制方法就是控制油套环空内的动液面高度。在现有技术中，测量动液面高度的方法是使用动液面测量仪，其使用回声原理，通过监测回音来计算求得动液面的高度。但是如果存在泡沫段，则使用动液面测量仪测得的是泡沫段顶端的高度，并非真实动液面高度。当泡沫段较长时，其会导致井底压力的计算误差较大，并且可能诱使现场人员认为动液面过高影响排采速度而大幅提高水产量，这会导致储层压力释放过快并造成储层伤害，影响总产量。因此，亟需一种对煤层气井井筒中是否存在泡沫段进行准确判断的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进现有技术并不能预测煤层气井井筒中是否存在泡沫段的技术缺陷。本专利技术提供一种用于判断煤层气井筒泡沫段的方法，包括以下步骤：测量煤层气井筒中拟动液面高度H；根据井内气液固三相流压力模型和温度沿井筒深度分布模型得到所述拟动液面处的真实压力PH和真实温度TH；计算产生泡沫段的临界动液面压力Pc；若PH＜Pc，表示井内有泡沫段；若PH＞Pc，表示井内无泡沫段。在一个实施例中，在计算产生泡沫段的临界动液面压力Pc的步骤中包括：计算产生泡沫段时拟动液面处的临界气体流量Qgc；在井口处测量在标准状态下的真实气体流量Qgsc；根据临界气体流量Qgc、真实气体流量Qgsc、标准状态下的温度Tsc、真实温度TH和气体压缩因子Z得到所述拟动液面处的临界动液面压力Pc。在一个实施例中，根据临界气体流量Qgc、真实气体流量Qgsc、标准状态下的温度Tsc、临界动液面压力Pc、标准状态下的温度Psc、真实温度TH和气体压缩因子Z构建如下气体状态方程来计算临界动液面压力Pc：PcPsc·QgcQgsc=Z·THTsc.]]>在一个实施例中，所述临界气体流量Qgc由下式表示：Qgc＝Vsg·A1·60％其中，A1为油套环空的横截面积，Vsg为产生泡沫段时拟动液面处的气体表观流速。在一个实施例中，产生泡沫段时拟动液面处的气体表观流速Vsg由真实含气率模型得到：fg=Vsg1+Vsg]]>其中，fg为液体中真实含气量，以体积计算为60％。在一个实施例中，所述井内气液固三相流压力模型由下式表示：dpdz=-[ρlHl(θ)+ρgHg(θ)+ρsHs]gsinθ+λGvm2DA1-[ρlHl(θ)+ρgHg(θ)+ρsHs]vmVsgp]]>其中，ρl为液相密度，ρg为气相密度，ρs为固相密度，p为气液固三相混合物的压力，z为沿井筒轴向流动的距离，g为重力加速度，G为气液固三相混合物的质量流量，A为管道横截面积，D为管道直径，vm为气液固三相混合物的平均流速，Vsg为气相表观流速；Hs为真实固体含量，Hl(θ)为真实液体含量，Hg(θ)为真实气体含量，θ为井筒管道与水平方向的夹角；λ为沿程阻力系数，且Hs＝0，Hl(θ)＝0，Hg(θ)＝1，在拟动液面高度H处的气液固三相混合物的压力p为真实压力PH。在一个实施例中，所述温度沿井筒深度分布模型由下式表示：CpmdTdz-CpmCJmdpdz+vmdvmdz+gsinθ+λvm22D=-dqdz]]>其中，由所述气液固三相流压力模型确定，T为井筒温度，Cpm为气液固三相混合物的平均定压比热容，CJm为气液固三相混合物的焦耳-汤姆逊数，q为径向热流量，p为气液固三相混合物的压力，vm为气液固三相混合物的平均流速，λ为沿程阻力系数，θ为井筒管道与水平方向的夹角，D为管道直径，g为重力加速度，z为沿井筒轴向流动的距离，在拟动液面高度H处的井筒温度T为真实温度TH。在一个实施例中，还包括：根据拟动液面处的临界气体压力Pc与拟动液面处的真实压力PH之差以及所述泡沫段内的压力梯度Δp计算泡沫段的高度L。在一个实施例中，所述泡沫段的高度L由下式表示：L＝(Pc-PH)/Δp。在一个实施例中，所述压力梯度Δp为0.1-0.3MPa/100m。本专利技术的实施例将现有技术中的判断井内是否存在泡沫段的标准，即油套环空内的液体中真实含气量大于60％(体积含量)时最容易产生泡沫，进行了转化并且得到了易于测量的标准，因此极大地方便了判断出井内是否存在泡沫段。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的方法将现有技术中的标准创造性地改成拟动液面处的临界气体压力Pc。通过比较拟动液面处的临界气体压力Pc与拟动液面处的真实压力PH，就能够准确判断出井内是否存在泡沫段。压力Pc和PH是可以在地面上方便且准确地得到的，因此根据本专利技术的方法能够方便、准确地判断出井内是否存在泡沫段。(2)根据本专利技术的方法还可以精确地判断出泡沫段的长度，由此，在施工现场可以有针对性地优化工艺参数，以降低泡沫段的危害。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：图1为煤层气井油套环空动液面以上存在泡沫段的示意图；图2为根据本专利技术实施例的判断煤层气井筒泡沫段的方法的步骤流程图；图3为根据本专利技术实施例的方法获得的煤层气井临界动液面压力随产量变化的曲线图；图4为临界动液面压力曲线图以及根据工程现场数据得到的拟动液面压力的曲线图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。首先对本专利技术的应用环境进行说明。图1为煤层气井油套环空动液面以上存在有泡沫段的示意图。在煤层气井筒中油管101用于排出液体，套管104用于排出气体。油套环空102内的液体为基本静止，套管104内的煤层气会不断进入油套环空102内，然后从液体中脱出。现有技术中的相关研究表明，当油套环空内的液体中真实含气量大于60％时，在油套环空内动液面105以上极易产生泡沫段。在本申请的实施例中，设定真实含气率60％为一临界点，当计算出的流体含气率大于该值时认为有泡沫产生。在图1中，套管内的动液面105以上部分为气段，泡沫只可能产生在动液面以上部分。由于动液面处压力最小，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于判断煤层气井筒泡沫段的方法，其特征在于，包括以下步骤：测量煤层气井筒中拟动液面高度H；根据井内气液固三相流压力模型和温度沿井筒深度分布模型得到所述拟动液面处的真实压力PH和真实温度TH；计算产生泡沫段的临界动液面压力Pc；若PH＜Pc，表示井内有泡沫段；若PH＞Pc，表示井内无泡沫段。

【技术特征摘要】
1.一种用于判断煤层气井筒泡沫段的方法，其特征在于，包括以下步骤：测量煤层气井筒中拟动液面高度H；根据井内气液固三相流压力模型和温度沿井筒深度分布模型得到所述拟动液面处的真实压力PH和真实温度TH；计算产生泡沫段的临界动液面压力Pc；若PH＜Pc，表示井内有泡沫段；若PH＞Pc，表示井内无泡沫段。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算产生泡沫段的临界动液面压力Pc的步骤中包括：计算产生泡沫段时拟动液面处的临界气体流量Qgc；在井口处测量在标准状态下的真实气体流量Qgsc；根据临界气体流量Qgc、真实气体流量Qgsc、标准状态下的温度Tsc、真实温度TH和气体压缩因子Z得到所述拟动液面处的临界动液面压力Pc。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据临界气体流量Qgc、真实气体流量Qgsc、标准状态下的温度Tsc、临界动液面压力Pc、标准状态下的温度Psc、真实温度TH和气体压缩因子Z构建如下气体状态方程来计算临界动液面压力Pc：PcPsc·QgcQgsc=Z·THTsc.]]>4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述临界气体流量Qgc由下式表示：Qgc＝Vsg·A1·60％其中，A1为油套环空的横截面积，Vsg为产生泡沫段时拟动液面处的气体表观流速。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，产生泡沫段时拟动液面处的气体表观流速Vsg由真实含气率模型得到：fg=Vsg1+Vsg]]>其中，fg为液体中真实含气量，以体积计算为60％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述井内气液
\t固三相流压力模型由下式表示：dpdz=-[ρlHl(θ)+ρgHg(θ)+ρsHs]gsinθ+&...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛骏，石在虹，柯文奇，苏建政，张汝生，张祖国，王强，唐萍，王雅茹，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11