一种柱状柱塞气举排液效率的计算方法与流程

本发明属于柱塞气举排水采气技术领域，涉及一种柱状柱塞气举排液效率的计算方法。

背景技术

在天然气资源的持续开采过程中，随着气藏压力的降低，气体不能将井筒中的液体连续携带出井口，形成井底积液，井底积液的增加会降低气井产量甚至使气井完全停喷。柱塞气举技术作为经济性较高的排水采气方法，利用活动柱塞在井筒内气、液两相之间形成固体界面，从而增强气液密封，提高排水采气效率。对于柱状柱塞，为保证柱状柱塞在井筒中运动的灵活性，柱状柱塞与油管内壁面之间必然存在缝隙，被举升积液会流过缝隙产生液体回落，从而造成柱塞气举排液效率的下降。并且，不同的柱状柱塞结构及操作控制方法均会影响柱塞气举排液效率。但由于条件限制，大多数油气田现场难以实现对单井积液量与举升排液量的计量，使得柱塞气举排液效率难以准确计算。因此，需要一种柱状柱塞气举排液效率的计算方法，从而实现对柱状柱塞气举排液效率的定量计算，也为柱塞结构选型与操作控制方法优化提供参考依据。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种柱状柱塞气举排液效率的计算方法，该方法能够实现柱塞气举排液效率的精确计算。

为达到上述目的，本发明所述的柱状柱塞气举排液效率的计算方法包括以下步骤：

1)通过井口压力传感器测量开井举升时的井口油管压力ptub及套管压力pcas，并根据井底坐落器深度l计算举升前油管内积液液柱高度h；

2)根据步骤1)得到的开井举升时井口油管压力ptub、套管压力pcas、举升前油管内积液液柱高度h及井底坐落器深度l计算柱塞启动瞬间的驱动压差δp；

3)测量柱塞运行至地面所用的时间t；

4)根据井底坐落器深度l及步骤3)得到的柱塞运行至地面所用的时间t计算柱塞举升的平均速度vp；

5)选取柱塞及液柱为控制体进行受力分析，建立柱塞气举漏液量计算模型，然后根据柱塞气举漏液量计算模型及步骤2)得到的柱塞启动瞬间的驱动压差δp计算举升过程液体的平均泄漏流量qleak；

6)根据步骤1)得到的举升前油管内积液液柱高度h、步骤4)得到的柱塞举升平均速度vp以及步骤5)得到的举升过程液体的平均泄漏流量qleak计算柱塞气举排液效率η。

步骤1)中油管内积液液柱高度h为：

其中，ρl为积液密度，g为重力加速度。

步骤2)中柱塞启动瞬间的驱动压差δp为：

δp＝pcas(1+1.879×10^-6l^1.5)-ptub[1+1.879×10^-6(l-h)^1.5](2)。

步骤4)中柱塞举升的平均速度vp为：

步骤5)中举升过程液体的平均泄漏流量qleak为：

其中，d为油管内径，frleak为漏液弗鲁德数。

漏液弗鲁德数frleak为：

其中，frl为液柱弗鲁德数，rel为液体雷诺数，eu为启动欧拉数，frg为气体弗鲁德数，ρg为井底坐落器处气体密度。

液柱弗鲁德数frl为：

液体雷诺数rel为：

启动欧拉数eu为：

气体弗鲁德数frg为：

其中，μl为积液粘度，mg为气井产气质量流量。

步骤6)中柱塞气举排液效率η为：

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的柱状柱塞气举排液效率的计算方法在具体操作时，只需利用气井井口压力传感器测量开井举升时的井口油管压力及套管压力，再依此为基础分别计算柱塞启动瞬间的驱动压差δp、柱塞举升的平均速度vp及举升过程液体的平均泄漏流量qleak，然后根据上述计算得到的参数计算柱塞气举排液效率η，操作简单、方便，以实现柱塞气举排液效率η的精确计算，在实际操作中，当η越接近1，则柱状柱塞气举过程液体泄漏量越小，从井筒中排出积液越多，排液效率越高，对工业实践中柱塞气举排水采气技术的评价及优化具有重要的指导意义。

附图说明

图1为本发明中压力传感器的分布图；

图2为本发明中柱塞气举参数示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，柱状柱塞气举排液效率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过井口压力传感器测量开井举升时的井口油管压力ptub及套管压力pcas，并根据井底坐落器深度l计算举升前油管内积液液柱高度h，其中，油管内积液液柱高度h为：

其中，ρl为积液密度，g为重力加速度。

2)根据步骤1)得到的开井举升时井口油管压力ptub、套管压力pcas、举升前油管内积液液柱高度h及井底坐落器深度l计算柱塞启动瞬间的驱动压差δp，其中，柱塞启动瞬间的驱动压差δp为：

δp＝pcas(1+1.879×10^-6l^1.5)-ptub[1+1.879×10^-6(l-h)^1.5](2)。

3)测量柱塞运行至地面所用的时间t；

4)根据井底坐落器深度l及步骤3)得到的柱塞运行至地面所用的时间t计算柱塞举升的平均速度vp，其中，柱塞举升的平均速度vp为：

5)选取柱塞及液柱为控制体进行受力分析，建立柱塞气举漏液量计算模型，然后根据柱塞气举漏液量计算模型及步骤2)得到的柱塞启动瞬间的驱动压差δp计算举升过程液体的平均泄漏流量qleak，其中，举升过程液体的平均泄漏流量qleak为：

其中，d为油管内径，frleak为漏液弗鲁德数；

漏液弗鲁德数frleak为：

其中，frl为液柱弗鲁德数，rel为液体雷诺数，eu为启动欧拉数，frg为气体弗鲁德数，ρg为井底坐落器处气体密度。

液柱弗鲁德数frl的表达式为：

液体雷诺数rel为：

启动欧拉数eu为：

气体弗鲁德数frg为：

其中，μl为积液粘度，mg为气井产气质量流量。

6)根据步骤1)得到的举升前油管内积液液柱高度h、步骤4)得到的柱塞举升平均速度vp以及步骤5)得到的举升过程液体的平均泄漏流量qleak计算柱塞气举排液效率η，其中，柱塞气举排液效率η为：

在实际操作中，η越接近1，则柱状柱塞气举过程液体泄漏量越小，从井筒中排出积液越多，排液效率越高。