[发明专利]控压钻井气液两相流动模拟计算方法

权利要求书

1.一种控压钻井气液两相流动模拟计算方法，该方法包括：

(1)获取控压钻井气液两相流动基本参数，其中所述控压钻井气液两相流动基本参数包括：井身结构、钻具组合、井深、套管下深、钻头及套管尺寸、钻井液密度、钻井液粘度、钻井液稠度系数、钻井液流变性选择、井口回压、地层温度和压力、钻井液及套管传热系数、地层气体组分、地层气体偏差因子；

(2)建立控压钻井气液两相流动方程，所述控压钻井气液两相流动方程包括：液体连续性方程、气体连续性方程、以及气液两相动量方程；

(3)将气液两相流动计算的时间域和空间域进行网格划分，以使井筒结构由多个节点构成；

(4)根据控压钻井气液两相流动初始条件和边界条件计算气液两相流动控制参数，其中所述气液两相流动控制参数至少包括：井底压力、节点压力、节点气体速度、节点含气率、以及节点液体速度；

其特征在于，该方法还包括：

(5)在改变井口回压的时刻j-1，根据该时刻j-1的井底压力、井口回压的改变量、以及井口回压压缩气体增加的静液柱压力计算下一时刻j的气液两相流动控制参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算下一时刻j的气液两相流动控制参数：

P(j，i)＝P(j-1，i)+ΔP

P(j，0)＝P(j-1，0)+ΔP；ΔP＝ΔPa+Δρgh  公式(1)

P(j，i)*v_sg(j，i)＝P(j-1，i)*v_sg(j-1，i)  公式(2)

v_g(j，i)＝C_gv_mix+v₀  公式(3)

λ(j,i)=vsgvg(j,i)]]>公式(4)

v_mix(j，i)＝v_m(j，i)*(1-λ(j，i))+v_g(j，i)*λ(j，i)  公式(5)

其中，P(j，0)为下一时刻j的井底压力；P(j，i)为第i个节点下一时刻j的节点压力；v_g(j，i)为第i个节点下一时刻j的节点气体速度；λ(j，i)为第i个节点下一时刻j的节点含气率；v_mix(j，i)为第i个节点下一时刻j的节点液体速度；v_sg(j，i)为第i个节点下一时刻j的气体表观速度；v_m(j，i)为第i个节点下一时刻j的钻井液速度；P(j-1，0)为改变井口回压的时刻j-1的井底压力；P(j-1，i)为第i个节点所述时刻j-1的节点压力；v_sg(j-1，i)为第i个节点所述时刻j-1的气体表观速度；Δρgh为井口回压压缩气体增加的静液柱压力；ΔPa为井口回压的改变量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在步骤(4)之前，在井筒出口处检测到发生气侵的情况下，判断井底的气侵类型，并根据所述井底的气侵类型，选择对应的进气方程计算井底进气速度；

将计算的井底进气速度应用到步骤(4)中的边界条件，以计算不同井底的气侵类型对应的气液两相流动控制参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在井底压力大于地层压力的情况下，判断所述井底的气侵类型为重力置换气侵；以及在井底压力小于地层压力的情况下，判断所述井底的气侵类型为欠平衡气侵。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在判断所述井底的气侵类型为重力置换气侵的情况下，根据下述公式计算边界条件中的井底进气速度Q_g：

Q_g＝C   公式(6)

在判断所述井底的气侵类型为欠平衡气侵的情况下，根据下述公式计算边界条件中的井底进气速度Q_g：

Qg=774.6*KhiTμZ·(P2e-Pwf2)lnrerw+S]]>公式(7)

其中，P_e为地层压力a；K为储层的渗透率；h_i为钻开储层厚度；T为气层温度；μ为天然气粘度；r_e，r_w分别为气井控制的外边缘半径和井底半径；S为表皮系数；Z为气体偏差系数；P_wf为井底动压力。