CN114263450B - 一种适用于致密气井的返排制度优化方法、装置、终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于致密气井的返排制度优化方法、装置、终端，其特征在于，包括获取气井不出砂临界产气量Qmax；获取井筒内临界携液流速Qmin；设定油嘴尺寸，并获取油嘴的流出动态曲线；获取油层流入动态曲线；通过流出动态曲线和流入动态曲线确定产气量Qg；判断Qmin＜Qg＜Qmax，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并重新确定产气量；本发明通过获取获取气井不出砂临界产气量和井筒内临界携液流速，并通过改变油嘴的尺寸，获得不同尺寸下的流出动态曲线和流入动态曲线，通过动态曲线确定产气量，并通过控制气嘴的尺寸达到控制产气量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及非常规致密气开发技术领域，具体涉及一种适用于致密气井的返排制度优化方法、装置、终端。
背景技术
致密气已成为当今全球勘探开发的焦点。致密气开采目标是通过水力压裂形成人工裂缝，进而沟通储层中的天然裂缝，在支撑剂充填后，形成有较大导流能力的支撑裂缝体系，提高开采速度，实现油气井的增产。因此水力压裂是致密气井增产改造的必要手段。
在致密气井生产过程中裂缝充填的支撑剂容易被地层高速单相气流或气液两相流携带出井筒，造成压裂裂缝支撑不完整，甚至井筒积砂，严重影响气井生产。
由于支撑裂缝中支撑剂回流问题的机理比较复杂，国内外研究支撑剂回流的有关成果较少，现场致密气开采控砂防砂方面技术也尚且不太成熟。并且在排液时，由于部分井地层压力及产量较低，会存在井筒积液现象，可能造成致密气开采效率较低，因此准确计算致密气井生产过程中支撑剂回流临界流速及井筒携液临界流速，进而对返排制度进行优化是提高致密气井开采效率的必要工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是支撑剂容易被地层高速单相气流或气液两相流携带出井筒、且在排液时容易出现井筒积液的现象，目的在于提供一种适用于致密气井的返排制度优化方法、装置、终端，解决了提高致密气井开采效率的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种适用于致密气井的返排制度优化方法，包括：
获取气井不出砂临界产气量Qmax；
获取井筒内临界携液流速Qmin；
设定油嘴尺寸，并获取油嘴的流出动态曲线；获取油层流入动态曲线；
通过流出动态曲线和流入动态曲线确定产气量Qg；
判断Qmin＜Qg＜Qmax，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并重新确定产气量。
具体地，气井不出砂临界产气量的获取方法包括：
确定储层参数、裂缝参数和压裂参数；
建立裂缝中支撑剂静态力学-数学模型；
获取气井内流体的雷诺数NRe：
根据雷诺数的值，获取气井不出砂临界产气量：
当NRe≤2时，
式中，t为时间，g为重力加速度，a为支撑剂静态力学-数学模型中闭合应力和支撑力的夹角，ρs为支撑剂密度，δ为薄膜参数，h为支撑剂与裂缝顶部之间的距离，ρ为流体密度，μ为流体粘度，dp为支撑剂直径；
CL为流体上升阻力系数，无量纲；Cd为阻力系数，无量纲；
当2＜NRe＜500时，
当NRe＞500时，
作为一个实施例，雷诺数的获取公式为：其中，v为流体返排时的流速；
阻力系数的获取公式为：其中，τ为剪切系数、无量纲，k为经验参数。
具体地，井筒内临界携液流速的获取方法包括：
确定井筒积液模型；
获取气体临界流速ucr：其中，σ为气液表面张力；
获取井筒内临界携液流速：其中，p为井底压力，T为井底温度，Z为气体偏差系数。
具体地，油层流入动态曲线的获取方法包括：
设立气水两相渗流模型假设条件，并建立离散裂缝模型；
确定油嘴半径；
通过高斯赛德方法求解离散裂缝模型，获取沿裂缝壁面某点流入流体对气藏中任一点n(x，y)产生的压降：
其中，K为地层绝对渗漏率，qsc为地面产气量，Psc为地面压力，Tsc为地面温度，P(x,y)为气藏中任意一点的压力，rn为任意一点n(x，y)到井筒的距离；
通过达西定律获得裂缝中任一点i到井筒的压降：
其中，Pwf为井底压力，Kf为裂缝渗透率，li为任一点i到井筒的距离，wi为井筒半径。
以产气量为横坐标，井底压力为纵坐标建立油层流入动态曲线。
作为一个实施例，所述离散裂缝模型为：
气相：
水相：
辅助方程：pc＝pg-pw，sg-sw＝1；
初始条件：pg(x,y,0)＝pgi，sw(x,y,0)＝swi；
边界条件：p(y,t)＝pgi；
其中，Kx为x方向渗透率，Ky为y方向渗透率，Krg为气相相对渗透率，Krw为水相相对渗透率，μg为气相流体黏度，sg为气相流体饱和度，pg为气相压力，Bg为气体体积系数，μw为水相流体黏度，sw为水相流体饱和度，pw为水相压力，Bw为水体体积系数，为地层孔隙度，pc为毛管压力，pgi为原始地层压力，swi为原始含水饱和度。
具体地，油嘴的流出动态曲线的获取方法包括：
确定油嘴半径；
通过伯努利方程获取从井口油嘴压力到油管吸入压力的方程式：
v1πR2＝v2πr2
其中，p(t)为流经油嘴前的压力，γ为流体重度，v1为流经油嘴前的速度，v2为流经油嘴后的速度，p0为流经油嘴后的压力，ξ为摩擦系数，R为油管内径，r为油嘴内径；
以产气量为横坐标，井底压力为纵坐标建立流出动态曲线。
优选地，获取相同油嘴尺寸下的油嘴流出动态曲线和油层流入动态曲线，确定交点，并获取横坐标以确定产气量Qg。
一种适用于致密气井的返排制度优化装置，包括：
第一获取模块，用于获取气井不出砂临界产气量Qmax；
第二获取模块，用于获取井筒内临界携液流速Qmin；
输入模块，用于设定油嘴尺寸；
第三获取模块，用于获取油嘴的流出动态曲线；获取油层流入动态曲线；
确定模块，用于通过流出动态曲线和流入动态曲线确定产气量Qg；
比较输出模块，用于判断Qmin＜Qg＜Qmax，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并输入至输入模块。
一种适用于致密气井的返排制度优化终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明通过获取获取气井不出砂临界产气量和井筒内临界携液流速，并通过改变油嘴的尺寸，获得不同尺寸下的流出动态曲线和流入动态曲线，通过动态曲线确定产气量，并通过控制气嘴的尺寸达到控制产气量的目的，最终通过控制产气量来实现避免因为产气量过大而导致的支撑剂容易被地层高速单相气流或气液两相流携带出井筒、且在排液时容易出现井筒积液等问题，从而实现在临界条件下的最大产气量。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是根据本发明所述的一种适用于致密气井的返排制度优化方法的流程示意图。
图2是根据本发明所述的支撑剂受力分析示意图。
图3是根据本发明实施例五所述的不同闭合压力下气相临界流速与缝宽的关系图。
图4是根据本发明实施例五所述的不同裂缝长度下气相临界流速与含水饱和度的关系图。
图5是根据本发明实施例五所述的返排制度优化结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本发明所提供的方法可以准确地计算裂缝中气体的临界流速；同时考虑气-水两相流存在时井筒积液现象，计算了井筒中携液临界流速。从而为致密气井生产过程中井口油嘴尺寸大小选择提供合理的依据，从而提高致密气储层改造效果。
实施例一
本实施例提供一种适用于致密气井的返排制度优化方法，包括：
第一步、建立支撑剂回流模型，并通过对回流模型的计算，获取气井不出砂临界产气量Qmax；
第二步、建立井筒积液模型，并通过对井筒积液模型的计算，获取井筒内临界携液流速Qmin；
第三步、设定油嘴尺寸，并获取油嘴的流出动态曲线；获取油层流入动态曲线；其具体的尺寸有一个大致的范围，可以在该范围内设定多个不同的尺寸，且该范围为本领域技术人员可以获知的范围。
第四步、通过流出动态曲线和流入动态曲线确定产气量Qg；
第五步，判断Qmin＜Qg＜Qmax，即实际产气量需要在两个临界范围内，从而可以避免对支撑剂或井筒造成影响，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并重新确定产气量。
在本实施例中，第一步、第二步和第三步可以同步进行，也可以异步进行，本实施例中第五步如果判断为否，则重新跳转第三步，设定新的油嘴尺寸。
实施例二
本实施例对实施例一种的具体方法进行说明。
第一步，获取气井不出砂临界产气量。
A1、确定储层参数、裂缝参数和压裂参数；具体包括三向主应力、裂缝中充填层孔隙度、偏差因子、支撑剂直径、支撑剂之间摩擦系数、裂缝宽度等基础参数；
A2、建立裂缝中支撑剂静态力学-数学模型。
假设致密气支撑裂缝是垂直裂缝，生产过程中缝宽和缝高始终保持恒定，缝高为压裂层的有效厚度；下面对支撑剂颗粒进行受力分析，由于裂缝闭合前后支撑剂的受力情况是不同的，所以两种情况下支撑剂回流的力学模型也不相同。
在裂缝闭合前，压裂液会对支撑剂产生压力。
当裂缝闭合后，此作用力将会消失，但与此同时液桥力将会出现，支撑剂会相互粘结。在裂缝闭合前后支撑剂颗粒所受的全部应力情况如图2所示。
A3、获取拖曳力；
假设流体为气和水雾状态的混合流体，并且以一种理想的单一介质为研究对象。在裂缝中的支撑剂发生稳定破坏时，部分的支撑剂由于受力不均，处于悬浮状态。支撑剂颗粒的滚动随着产液回流时，可能会出现拖曳力，拖曳力。
在x方向的分力：
其中，Fx为拖曳力在x方向的分力，ρ为流体密度，v为流体返排时的流速，A为支撑剂的受力面积，Cd为阻力系数，其中，τ为剪切系数、无量纲，k为经验参数。
在y方向的分力：CL为上升阻力系数
A4、获取气井内流体的雷诺数NRe：其为无量纲
A5、计算液桥力。
支撑剂假定为圆球，净重Wo，其中g为重力加速度，dp为支撑剂直径，ρ为流体密度，ρs为支撑剂密度，μ为流体粘度。
液桥力Fc＝πλdp，其中λ为表面张力。
A6、计算裂缝闭合前压裂液对支撑剂产生的下压力。
其中，δ为薄膜参数，h为支撑剂与裂缝顶部之间的距离。
A7、计算作用于裂缝面的闭合应力。
FN＝(pc-pf)106Bsinθ，
其中pc为封闭应力，pf为井底压力，θ为闭合应力与支撑力的夹角，B为支撑横截面积。
A8、以M点位中心建立力矩平衡公式，即图2中的各力臂的表达式为：
其中，L1为拖曳力在x方向分力的力臂，L2为拖曳力在y方向分力的力臂。
裂缝闭合时，有液桥力存在，下压力可忽略，闭合应力直接影响支撑剂，其力矩平衡公式为：
FNL1+FxL1+FyL2＝WoL2+FcL2cosα
A9、假设两个平行裂缝壁面，角度(θ)足够小，在裂缝闭合后可以忽略。对此，可以忽略FN的影响。
综合上述所有公式最终可得计算式为：
其中，a为支撑剂静态力学-数学模型中闭合应力和支撑力的夹角，ρ为流体密度，一般情况下为0.25，γ为流体重度，dS为支撑剂颗粒直径u为流体的粘度，k为经验参数、无量纲，τ为剪切系数、无量纲。
A10、根据雷诺数的值，获取气井不出砂临界产气量：
当NRe≤2时，且k＝24，τ＝1；
式中，t为时间，；
当2＜NRe＜500时，k＝18.5，τ＝6；
当NRe＞500时，k＝0.44，τ＝0；
第二步，获取井筒内临界携液流速。
B1、确定井筒积液模型；
前人在分析气井携液临界流量方面也作了深入的研究，总结出液膜模型和液滴模型两种计算携液临界流量。
液膜模型描述了液膜沿管壁上升的机理过程，计算比较复杂；
液滴模型认为只要气流的速度达到某一临界值时，液滴将会被气流夹带出井口，并总结了计算该临界气流速度的方法。
垂直管中气流夹带的液滴和管壁上的液膜之间将会发生动态交换，液膜下降最终又破碎成液滴。但杜奈尔(Turner)等人利用矿场资料对这两种模型进行了验证，结果表明液滴模型更符合现场实际情况。
液滴模型假设，排除气井积液所需最低条件是使气流中的最大液滴能连续向上运动。因此，根据最大液滴受力情况可确定气井携液临界流速，即气体对液滴的拖曳力等于最大液滴的沉降重力。
B2、确定气体对液滴的拖曳力：
液滴的沉降重力：
其中，d为最大滴液直径，ρ1为液体密度。
B3、根据气体对液滴的拖曳力等于液滴的沉降重力，得气井垂直段携液临界流速：
其中，σ为气液表面张力。
B4、计算液滴向上运动的气流临界速度。
所需的携液临界流速与液滴直径成正比，因此，要先确定最大液滴直径，才能计算出液滴向上运动的气流临界速度。
根据研究发现：气流的惯性力与液体表面张力同时控制着液滴直径的大小，惯性力有使液滴破碎的趋势，而表面张力试图使液体聚拢。因此为了综合考虑这两方面因素，通过韦伯数这一无量纲的物理量，表示为惯性力与表面张力之比，研究发现当韦伯数超过临界值30时，液滴破碎，井筒内就不存在稳定液滴。
韦伯数：
代入计算获得气体的临界流速：
B5、获取井筒内临界携液流速：其中，p为井底压力，T为井底温度，Z为气体偏差系数。
可知气井携液临界流量与压力、温度、油管直径有关，与气液比无关。
对于产液量小的气井，可以根据井口条件来计算临界流速和临界流量，这类气井在开始发生积液到气井完全停喷需要几天时间；对于产液量较大的气井，可根据井底条件来判断是否积液，这类气井开始积液到停喷的间隔时间只需要几个小时，气液比会直接影响积液和停喷的时间。
第三步，设定油嘴的半径r，并获取油层流入动态曲线。
C1、设立气水两相渗流模型假设条件：
①二维平面流动(忽略垂向的流动)；
②气藏中仅存在气、水两相渗流，气、水互不溶解，且各自符合达西定律；
③岩石、流体均可压缩；
④考虑气水两相的毛管作用力；
C2、建立离散裂缝模型。
气相：
水相：
辅助方程：pc＝pg-pw，sg-sw＝1；
初始条件：pg(x,y,0)＝pgi，sw(x,y,0)＝swi；
边界条件：p(y,t)＝pgi；
其中，Kx为x方向渗漏率，Ky为y方向渗透率(x，y方向是指：以气井所在地方为原点，其中一个方向为x方向，垂直于x的方向为y方向；并没有严格区分那个方向一定就是x方向，因为这个不影响最终方程求解)，Krg为气相相对渗透率，Krw为水相相对渗透率，μg为气相流体黏度，sg为气相流体饱和度，pg为气相压力，Bg为气体体积系数，μw为水相流体黏度，sw为水相流体饱和度，pw为水相压力，Bw为水体体积系数，为地层孔隙度，pc为毛管压力，pgi为原始地层压力，swi为原始含水饱和度。
C3、通过高斯赛德方法求解离散裂缝模型，即可计算压裂水平井开始生产时，沿裂缝壁面某点流入流体对气藏中任一点n(x，y)产生的压降：
其中，K为地层绝对渗漏率，qsc为地面产气量，Psc为地面压力，Tsc为地面温度，P(x,y)为气藏中任意一点的压力，rn为任意一点n(x，y)到井筒的距离；
C4、裂缝内为一维线性流动，且不考虑水平井筒压降，通过达西定律获得裂缝中任一点i到井筒的压降：
其中，Pwf为井底压力，Kf为裂缝渗透率，li为任一点i到井筒的距离，wi为井筒半径。
C5、以产气量为横坐标，井底压力为纵坐标建立油层流入动态曲线。
获取油嘴的流出动态曲线。
D1、通过伯努利方程获取从井口油嘴压力到油管吸入压力的方程式：
v1πR2＝v2πr2
其中，p(t)为流经油嘴前的压力，γ为流体重度，v1为流经油嘴前的速度，v2为流经油嘴后的速度，p0为流经油嘴后的压力，ξ为摩擦系数，R为油管内径，r为油嘴内径；
D2、以产气量为横坐标，井底压力为纵坐标建立流出动态曲线。
第四步，获取相同油嘴尺寸下的油嘴流出动态曲线和油层流入动态曲线，确定交点，并获取横坐标以确定产气量Qg。
第五步，判断Qmin＜Qg＜Qmax，即实际产气量需要在两个临界范围内，从而可以避免对支撑剂或井筒造成影响，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并重新确定产气量。
通过调节地面油嘴尺寸大小来调节流出动态曲线，再根据调节后的流出曲线，找出与流入动态曲线协调点对应的产气量Qg，让该产气量保持大于临界携液流速Qmin，同时又在不出砂临界产气量Qmax之内，如果不能满足条件，则重新调节地面油嘴尺寸大小，至到满足条件为止；若满足条件，当下的油嘴尺寸即为改时刻最佳油嘴，流程如图1所示。
实施例三
本实施例提供一种适用于致密气井的返排制度优化装置，包括第一获取模块、第二获取模块、输入模块、第三获取模块、确定模块和比较输出模块。
第一获取模块用于获取气井不出砂临界产气量Qmax，第二获取模块用于获取井筒内临界携液流速Qmin，输入模块用于设定油嘴尺寸，第三获取模块用于获取油嘴的流出动态曲线；获取油层流入动态曲线，确定模块用于通过流出动态曲线和流入动态曲线确定产气量Qg，比较输出模块用于判断Qmin＜Qg＜Qmax，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并输入至输入模块。
上述所有模块可以为一个处理器内的多个功能模块，也可以为独立的处理器，每个处理器具备单独的功能。
实施例四
一种适用于致密气井的返排制度优化终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。
存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的执行程序等。
存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种天线接口单元测试方法的步骤。
不失一般性，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令数据结构,程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储其技术,CD-ROM、DVD或其他光学存储﹑磁带盒﹑磁带﹑磁盘存储或其他磁性存储设备。当然,本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器和大容量存储设备可以统称为存储器。
实施例五
本实施例提供一个具体的计算与分析实例。
(一)支撑剂静态力学-数学模型的气井不出砂临界产气量计算
基本参数表
表1地层物性参数表
表2致密气物性参数
表3支撑剂物性参数
表4其他物性参数
计算分析
考虑同时存在气液两相流动，得到致密气井生产过程压裂裂缝中防止支撑剂回流临界流速和产量。并分析了裂缝闭合应力以及裂缝长度对临界产量的影响，如图3，图4。
(1)闭合压力对气相临界流速的影响
图3是在含水饱和度0.1，产水量20m3/d时，不同闭合压力下气相临界流速与缝宽的关系。随着缝宽增加，气相临界流速逐渐增加。致密气井在生产过程中，充填层的支撑剂的稳定性随着缝宽增加而增加，但在缝宽小于4mm时，缝宽对气相临界流速影响不大，说明对支撑拱稳定性影响不明显；随闭合压力增加，临界流速增加。支撑拱稳定性越高。表明随着致密气井生产，地层压力逐渐降低，闭合压力作用在支撑剂上的有效应力增加，有助于防止支撑剂回流。
(2)裂缝长度对气相临界流速的影响
图4是在裂缝闭合压力25MPa，产水量20m3/d时，不同裂缝长度下气相临界流速与含水饱和度的关系。随着含水饱和度的不断增加，气相临界流速越来越小，充填层的稳定性越差，支撑剂颗粒就越容易发生回流；裂缝长度越长，气体临界流速越小，当缝长大于100m时，对气体临界流速影响不大。表明缝长虽然有利于沟通周边地区的连通，但是会降低临界流速，影响支撑拱稳定性。
(二)井筒内临界携液流速计算。
表5基本参数表
| 产水量(m3/d) | 2 | 井口油压(MPa) | 15 |
| 产气量(104m3/d) | 20 | 液相密度(kg/m3) | 1050 |
| 造斜段起点垂深(m) | 3000 | 偏差因子 | 0.935 |
| 水平井垂深(m) | 3500 | 地温梯度(K/100m) | 2 |
| 井口温度(K) | 293 | 套管直径(m) | 0.1397 |
| 管壁粗糙度(mm) | 0.05 | 气相粘度(mPa·s) | 0.0414 |
| 表面张力(N/m) | 0.06 | 液相粘度(mPa·s) | 0.89 |
表6携液临界流速计算结果
(三)返排制度优化方法。
将气井系统隔离为两部分：
①节点流入部分：从油层计算到射孔处岩面油压；采用(一)的方式计算，计算结果如图5的流入曲线1、流入曲线2、流入曲线3…
②节点流出部分：不同油嘴尺寸(本实施例选用4、6、8、10、12、14mm)可以得到不同的曲线，计算结果如图5所示。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种适用于致密气井的返排制度优化方法，其特征在于，包括：
获取气井不出砂临界产气量Qmax；
获取井筒内临界携液流速Qmin；
设定油嘴尺寸，并获取油嘴的流出动态曲线；获取油层流入动态曲线；
通过流出动态曲线和流入动态曲线确定产气量Qg；
判断Qmin＜Qg＜Qmax，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并重新确定产气量；
其中，气井不出砂临界产气量的获取方法包括：
确定储层参数、裂缝参数和压裂参数；
建立裂缝中支撑剂静态力学-数学模型；
获取气井内流体的雷诺数NRe：
根据雷诺数的值，获取气井不出砂临界产气量：
当NRe≤2时，
式中，t为时间，g为重力加速度，a为支撑剂静态力学-数学模型中闭合应力和支撑力的夹角，ρs为支撑剂密度，δ为薄膜参数，h为支撑剂与裂缝顶部之间的距离，ρ为流体密度，μ为流体粘度，dp为支撑剂直径；
CL为流体上升阻力系数，无因次；Cd为阻力系数，无因次；
当2＜NRe＜500时，
当NRe＞500时，
井筒内临界携液流速的获取方法包括：
确定井筒积液模型；
获取气体临界流速ucr：其中，σ为气液表面张力；
获取井筒内临界携液流速：其中，p为井底压力，T为井底温度，Z为气体偏差系数。
2.根据权利要求1所述的一种适用于致密气井的返排制度优化方法，其特征在于，雷诺数的获取公式为：其中，v为流体返排时的流速；
阻力系数的获取公式为：其中，τ为剪切系数、无量纲，k为经验参数。
3.根据权利要求1所述的一种适用于致密气井的返排制度优化方法，其特征在于，油层流入动态曲线的获取方法包括：
设立气水两相渗流模型假设条件，并建立离散裂缝模型；
确定油嘴半径；
通过高斯赛德方法求解离散裂缝模型，获取沿裂缝壁面某点流入流体对气藏中任一点n(x，y)产生的压降：
其中，K为地层绝对渗透率，qsc为地面产气量，Psc为地面压力，Tsc为地面温度，P(x,y)为气藏中任意一点的压力，rn为任意一点n(x，y)到井筒的距离；
通过达西定律获得裂缝中任一点i到井筒的压降：
其中，Pwf为井底压力，Kf为裂缝内渗透率，li为任一点i到井筒的距离，wi为井筒半径；
以产气量为横坐标，井底压力为纵坐标建立油层流入动态曲线。
4.根据权利要求3所述的一种适用于致密气井的返排制度优化方法，其特征在于，所述离散裂缝模型为：
气相：
水相：
辅助方程：pc＝pg-pw，sg-sw＝1；
初始条件：pg(x,y,0)＝pgi，sw(x,y,0)＝swi；
边界条件：p(y,t)＝pgi；
其中，Kx为x方向渗透率，Ky为y方向渗透率，Krg为气相相对渗透率，Krw为水相相对渗透率，μg为气相流体黏度，sg为气相流体饱和度，pg为气相压力，Bg为气体体积系数，μw为水相流体黏度，sw为水相流体饱和度，pw为水相压力，Bw为水体体积系数，为地层孔隙度，pc为毛管压力，pgi为原始地层压力，swi为原始含水饱和度。
5.根据权利要求4所述的一种适用于致密气井的返排制度优化方法，其特征在于，油嘴的流出动态曲线的获取方法包括：
确定油嘴半径；
通过伯努利方程获取从井口油嘴压力到油管吸入压力的方程式：
v1πR2＝v2πr2
其中，p(t)为流经油嘴前的压力，γ为流体重度，v1为流经油嘴前的速度，v2为流经油嘴后的速度，p0为流经油嘴后的压力，ξ为摩擦系数，R为油管内径，r为油嘴内径；
以产气量为横坐标，井底压力为纵坐标建立流出动态曲线。
6.根据权利要求5所述的一种适用于致密气井的返排制度优化方法，其特征在于，获取相同油嘴尺寸下的油嘴流出动态曲线和油层流入动态曲线，确定交点，并获取横坐标以确定产气量Qg。
7.一种适用于致密气井的返排制度优化装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-6中任一项所述的方法，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取气井不出砂临界产气量Qmax；
第二获取模块，用于获取井筒内临界携液流速Qmin；
输入模块，用于设定油嘴尺寸；
第三获取模块，用于获取油嘴的流出动态曲线；获取油层流入动态曲线；
确定模块，用于通过流出动态曲线和流入动态曲线确定产气量Qg；
比较输出模块，用于判断Qmin＜Qg＜Qmax，若是则输出油嘴尺寸；若否，则改变油嘴尺寸并输入至输入模块。
8.一种适用于致密气井的返排制度优化终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。
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