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产水气藏气液两相管流动态规律研究

石油学报 2009年第4期30卷 607-612页

作者：廖开贵李颖川杨志钟海全中国石化西南分公司勘探开发研究院四川成都610081 西南石油大学四川成都61050

由于气液两相流流型的多变性和流动机理的复杂性,需要建立适用于任何流动条件的压降模型。目前工程常用的两相流压降模型主要是基于圆管流动实验数据得到的,其适用条件均具有一定的局限性。对于含水气井,其气水比一般比油井高得多,而且... 详细信息

由于气液两相流流型的多变性和流动机理的复杂性,需要建立适用于任何流动条件的压降模型。目前工程常用的两相流压降模型主要是基于圆管流动实验数据得到的,其适用条件均具有一定的局限性。对于含水气井,其气水比一般比油井高得多,而且水和油物性差异大,气水两相流液体滑脱严重。现有的两相流压降模型用于气井压降预测时误差较大。因此对其进行了修正,给出了修正曲线。依据气水两相流实验,深入研究了气水两相上升流流动机理及特性参数变化规律,在现有气液两相流压降模型基础上探讨了适用于产水气井的H-B修正模型,应用现场资料对该模型进行的评价和验证表明,提高了预测产水气井压降分布的准确性,更符合实际情况。

关键词：气液两相流流动机理模拟实验产水气井压降模型

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多个气田整体开发优化模型及其求解方法

石油勘探与开发 2016年第2期43卷 268-274页

作者：李强钟海全王渊冷有恒郭春秋西南石油大学国家重点实验室大庆头台油田开发有限公司中石油煤层气有限责任公司忻州分公司中国石油(土库曼斯坦)阿姆河天然气公司中国石油勘探开发研究院亚太研究所

为在一定投资规模和约束条件下优化气田开发顺序及气田产能规模,实现产品分成合同模式下多个气田整体开发经济效益最大化,结合国内外气田群的开发现状,利用定量关系快速准确描述气田生产动态,并将基于产品分成合同模式的净现值作为目标... 详细信息

为在一定投资规模和约束条件下优化气田开发顺序及气田产能规模,实现产品分成合同模式下多个气田整体开发经济效益最大化,结合国内外气田群的开发现状,利用定量关系快速准确描述气田生产动态,并将基于产品分成合同模式的净现值作为目标函数,建立了优化气田投产时间和产能规模的混合整数非线性规划模型。提出求解该模型的自适应分层嵌套遗传算法,对模型求解变量和约束条件进行处理,并对标准遗传算法的遗传结构、遗传算子和终止条件设定3方面进行改进,形成气田群整体高效开发建模和求解技术。将不采用数学模型优化的多方案对比法、罚函数处理约束条件的标准遗传算法,以及自适应分层嵌套遗传算法的优化结果进行对比。结果表明:优化模型建立准确,提出的求解方法在收敛性和计算速度方面表现良好,可实现气田群整体开发的有序接替。

关键词：气田群气田整体开发经济效益开发优化模型分层嵌套遗传算法

常规气举与单管球塞气举卸载过程瞬态数值模拟

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常规气举与单管球塞气举卸载过程瞬态数值模拟

作者：钟海全西南石油学院

学位级别：硕士

气举采油是世界上使用最为广泛的人工举升方式之一。目前设计气举井都是基于稳态流动条件设计,往往不能达到同单点注气、稳定以及高效生产那样令人满意的生产动态。事实上,所有气举井从关井到投产都必须经历一个瞬态卸载过程。用稳态方... 详细信息

气举采油是世界上使用最为广泛的人工举升方式之一。目前设计气举井都是基于稳态流动条件设计,往往不能达到同单点注气、稳定以及高效生产那样令人满意的生产动态。事实上,所有气举井从关井到投产都必须经历一个瞬态卸载过程。用稳态方程很难近似固有的瞬态卸载过程。常规气举经常出现不稳定及滑脱损失严重现象,球塞气举通过投入气举球使在举升管柱内形成一段气、一段液,并在气液间形成固体界面,从而达到稳定、减小滑脱损失的目的,同时也能降低井底回压,提高采收率。为了正确地描述连续气举及单管球塞气举卸载过程,准确地预测卸载时间和启动压力等参数,首次对单管球塞气举的卸载过程进行了数值模拟研究,主要完成了如下工作: 1) 对常规气举卸载和单管球塞气举卸载过程作了完整地描述,将常规气举卸载分成单相不稳定流阶段和气液两相瞬态流动阶段;单管球塞气举卸载过程分成注气管和生产管同时注气阶段、放喷阶段以及气液两相瞬态流动阶段。 2) 以质量守恒和动量守恒原理为基础,导出了管流瞬态流动控制方程,即连续性方程和运动方程,方程分别考虑了气举阀和变管径问题。根据油管内流体质量守恒原理建立了注气管内连续性方程;并建立了计算地面气嘴下游压力的动态数学模型。本研究基于质量守恒、动量守恒以及封闭关系式方程建立了模拟常规气举与单管球塞气举卸载过程的综合数学模型。 3) 气液两相不稳定流数学模型为一组非线性的偏微分方程,本文建立了气液两相不稳定流非线性偏微分方程组的数值算法。分别对空间微分和时间微分采用向后欧拉差分和中心空间差分与向后时间差分,然后应用非线性方程组的牛顿-拉斐森方法求解差分方程组。 4) 将以上理论和方法用Visual Basic语言实现,开发了一个模拟常规气举与单管球塞气举卸载的模拟器。为连续气举现场应用处理设备的选择以及气举稳定性分析提供了理论依据,并为单管球塞气举的现场应用提供指导性意见。该模拟器可以用于指导常规连续气举设计,也可以作为单管球塞气举设计的辅助手段。以蜀南气矿隆32排水采气井为例,利用编写的模拟器分别对气举卸载和单管球塞气举卸载过程进行了动态模拟,分析了影响卸载的各因素,如回流系数、回流指数等,模拟了卸载过程中井口压力、注气速度、液面高度等随时间的变化情况。本文将隆32井采用连续气举卸载与单管球塞气举卸载过程进行了对比分析。

关键词：卸载过程瞬态流动单管球塞气举数值模拟模拟器

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用混合罚函数法求解气举区块优化配气模型

石油学报 2007年第1期28卷 146-150页

作者：钟海全李颖川刘永辉西南石油大学石油工程学院四川成都610500

论述了气举区块优化配气的发展现状,分析了各种类型的气举特性曲线,完善了区块优化配气模型,并建立了与区块优化配气模型形式相同的油田优化配气数学模型。提出了一种求解非线性优化配气数学模型的新方法———内点法和外点法相结合的... 详细信息

论述了气举区块优化配气的发展现状,分析了各种类型的气举特性曲线,完善了区块优化配气模型,并建立了与区块优化配气模型形式相同的油田优化配气数学模型。提出了一种求解非线性优化配气数学模型的新方法———内点法和外点法相结合的混合罚函数法,用牛顿-拉斐森方法求解了非线性方程组,并对估计初始注气量的最大配气量法进行了修正。以中原油田四区气举井为例,根据其气举特性曲线类型得出了4种气举配气方案。应用提出的新方法对各种方案进行了优化配气计算,优选出了最佳的配气方案。

关键词：优化配气模型特性曲线非线性方程混合罚函数法

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缝洞型碳酸盐岩油藏新型油藏生产指示曲线

岩性油气藏 2021年第2期33卷 163-170页

作者：杨美华钟海全李颖川油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学成都610500

弹性驱动油藏的生产指示曲线一直被看作是一条直线,由于原油压缩系数是一个随着地层压力增大而减小的变量,因此其并非一条直线,而是一条曲线,并且油藏压降越大,曲线偏离直线越明显,尤其是对于埋藏较深、地层压力与饱和压力差值较大的缝... 详细信息

弹性驱动油藏的生产指示曲线一直被看作是一条直线,由于原油压缩系数是一个随着地层压力增大而减小的变量,因此其并非一条直线,而是一条曲线,并且油藏压降越大,曲线偏离直线越明显,尤其是对于埋藏较深、地层压力与饱和压力差值较大的缝洞型碳酸盐岩油藏来讲,该油藏生产指示曲线会产生明显误差,需要进行改进。通过建立原油体积系数、原油压缩系数与地层压力的幂函数关系式,简化缝洞型油藏弹性驱动物质平衡方程,建立了新型的油藏生产指示曲线。研究与实例计算表明:地层压力大于饱和压力时,原油体积系数与地层压力不符合线性关系,而是符合幂函数关系,新建立的原油体积系数、原油压缩系数与地层压力的幂函数关系式,不仅符合实际变化规律,并且具有很高的计算精度;原油压缩系数的使用存在2种情况:一是某一地层压力对应的原油压缩系数;二是某一地层压力区间对应的平均原油压缩系数,两者不能混用,物质平衡方程应使用后者;新型的弹性驱动油藏的生产指示曲线始终为一条直线,直线的斜率即为原油地质储量。利用该新型油藏生产指示曲线可以更加准确地进行油藏驱动类型判断、储量计算等油藏研究。

关键词：缝洞型碳酸盐岩油藏原油体积系数原油压缩系数幂函数新型油藏生产指示曲线

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气举井组及油田优化配气方法研究

钻采工艺 2005年第5期28卷 27-30页

作者：钟海全李颖川刘永辉荣宁西南石油学院中油塔里木油田分公司开发事业部

概述了气举井组优化配气的发展现状,分析了各种类型的气举特性曲线的特点。考虑到现场的实用性和合理性,将单井最大产油量值前的气举特性曲线数据拟合为二次多项式方程,并定义井组特性曲线为井组注气量与井组最大产油量的关系曲线。完... 详细信息

概述了气举井组优化配气的发展现状,分析了各种类型的气举特性曲线的特点。考虑到现场的实用性和合理性,将单井最大产油量值前的气举特性曲线数据拟合为二次多项式方程,并定义井组特性曲线为井组注气量与井组最大产油量的关系曲线。完善了井组优化配气模型并建立了油田优化配气非线性数学模型,并提出了一种求解非线性优化配气模型的新方法——惩罚函数法,为了提高模型的求解速度,提出了一种估计初始注气量的新方法——最大配气量法。惩罚函数法能处理等式约束与不等式约束,收敛速度通常只受初始注气量的影响。应用提出的新方法求解了井组及油田配气数学模型,并给出优化配气算例。

关键词：优化配气特性曲线数学模型非线性约束惩罚函数法

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稠油实验架系统加热保温方案研究

石油天然气学报 2011年第11期33卷 139-142,9-10页

作者：刘忠能钟海全李颖川朱国西南石油大学研究生部四川成都610500 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学四川成都610500

稠油的粘度随温度变化极其敏感,良好的加热保温系统是进行稠油多相流动试验的基础。针对现有实验架的特点,选定了合适的加热设备,并设计了2套加热保温方案,建立了加热时间与稠油体积、起止温度及环境温度的函数关系式,并分析了两方案的... 详细信息

稠油的粘度随温度变化极其敏感,良好的加热保温系统是进行稠油多相流动试验的基础。针对现有实验架的特点,选定了合适的加热设备,并设计了2套加热保温方案,建立了加热时间与稠油体积、起止温度及环境温度的函数关系式,并分析了两方案的优缺点。对两方案的工程造价及操作费用的对比表明,电缆加热优于电热蒸汽加热方案,稠油实验架系统的加热推荐采用电缆加热方案。

关键词：稠油实验架电缆加热蒸汽加热

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深水气井测试温压场耦合模型求解及实现

岩性油气藏 2020年第4期32卷 163-171页

作者：李紫晗何玉发张滨海钟海全中海油研究总院有限责任公司北京100028 西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500

为求解深水气井测试温压场耦合模型,需优选气液两相流动模型,结合两相嘴流模型、两相持液率公式、两相产能方程,建立关于时间和空间的非稳态压降与传热模型差分方程组,并采用Newton-Raphson方法计算,实现对开井放喷瞬态过程的模拟。结... 详细信息

为求解深水气井测试温压场耦合模型,需优选气液两相流动模型,结合两相嘴流模型、两相持液率公式、两相产能方程,建立关于时间和空间的非稳态压降与传热模型差分方程组,并采用Newton-Raphson方法计算,实现对开井放喷瞬态过程的模拟。结果表明:①该方法真实再现了放喷过程中液位上升和地层产气等2个阶段;②预测井口参数与现场工况吻合,井口压力、温度平均误差小于5%,满足工程精度要求;③模拟结果再现了井筒内诱喷液及测试完井液动态过程,为合理制定测试设计提供依据;④高产能深水气井测试期间,应采用较大尺寸管柱及油嘴放喷,提高清井速度,防止冰堵。算例分析结果表明数学模型真实反映了深水气井测试放喷过程。该研究成果对深水气井测试方案设计及后续跟踪评价具有指导意义。

关键词：深水气井测试井筒多相流温压场耦合数值仿真模拟非稳态流动

稠油环空掺稀气举技术——以吐哈油田吐玉克区块为例

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石油学报 2015年第2期36卷 217-223页

作者：刘忠能钟海全李颖川刘彦哲毛建文王鹏西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中国石油长庆油田公司第九采油厂宁夏银川750000

为了提高稠油冷采开发水平,利用高18.25 m的垂直多相管流实验回路开展了稠油气举流动实验及压降模型优选。基于实验结果及井筒传热机理,建立了环空掺稀气举井筒压力-温度梯度耦合预测模型,并可通过耦合环空与油管内流动进行循环迭代求... 详细信息

为了提高稠油冷采开发水平,利用高18.25 m的垂直多相管流实验回路开展了稠油气举流动实验及压降模型优选。基于实验结果及井筒传热机理,建立了环空掺稀气举井筒压力-温度梯度耦合预测模型,并可通过耦合环空与油管内流动进行循环迭代求解。实验结果表明:注气有助于稠油与稀油更快更充分混合;压降模型优选表明,Ansari模型误差相对最小,为12.12%。针对吐哈油田吐玉克区块稠油井筒举升困难的实际情况,提出了稠油环空掺稀+气举工艺思路,并开展了实例井掺稀气举设计,对注气量、掺稀量等进行了敏感性分析。实例设计结果表明,实例井仅靠气举无法生产,其掺稀生产极限产量可达到16 m3/d,而掺稀+气举极限产量能达到52.5 m3/d;定产油量条件下,在特定范围内增加注气量能极大地减小掺稀量,且井底掺稀气举能极大地提升稠油井的产能。

关键词：稠油实验压力-温度耦合掺稀气举工艺设计