[发明专利]气井自适应调流控水装置及其设计方法

权利要求书

1.一种气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获得某一段水平井的基础参数；

步骤2：根据该段水平井自适应调流控水装置安装个数，确定每个自适应调流控水装置的流量和入口速度；

步骤3：根据步骤1的基础参数和步骤2的入口速度，进行初步的几何模型设计和仿真计算条件的设置，并对初步的几何模型进行仿真参数探索；

步骤4：对步骤3中初步的几何模型和仿真计算条件的设置进行试验，并将试验后的实验结果与仿真结果进行数据对比；

步骤5：基于DOE正交试验设计将自适应调流控水装置进行数值优化，数值优化包括以下步骤：

步骤5.1：基于DOE方法建立气井自适应调流控水装置数值优化的样本库；

步骤5.2：构建气井自适应调流控水装置主要几何参数与流过气井自适应调流控水装置的流体压降之间的近似模型，并进行精度预测；

步骤5.3：采用全局优化算法对所述近似模型进行全局优化；

步骤5.4：根据全局优化结果，对气井自适应调流控水装置的压力场、速度场以及压降损失进行分析，对全局优化结果进行进一步的验证。

2.根据权利要求1所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤1中的基础参数包括：水平井筒参数，该段水平井处储层的流体参数，自适应调流控水装置的约束尺寸；

其中，所述水平井筒参数包括：整个水平井的长度、内外直径以及内外压力差；

所述储层的流体参数包括：液体物理参数，气体物理参数，液体和气体在该段水平井处所占的百分比以及该段水平井处周围的物理环境；

所述约束尺寸为：设计一个容纳自适应性调流控水装置的中心控制结构，并约束所述中心控制结构的长、宽、高。

3.根据权利要求2所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤2中，按照现场实际生产的需求，初步确定该段水平井自适应调流控水装置的安装个数n，再根据水平井已知的总的生产总量Q_总，从而确定每个自适应调流控水装置的流量Q₁＝Q_总/n；再根据每个自适应调流控水装置已知的入口面积A，确定每个自适应调流控水装置的入口速度v＝Q₁/A。

4.根据权利要求3所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤3中的仿真参数探索包括：边界层厚度、网格划分、网格质量检查、体网格生成以及网格无关性验证；

所述步骤3中的仿真计算条件的设置包括：流体流态的划分、湍流模型的选取、多相流模型的选取、边界条件的设置、稳态流场的分析以及瞬态流场的分析。

5.根据权利要求4所述的气井自适应调流控水装置的设计方法，其特征在于，所述步骤5.1中，又具体包括以下步骤：

步骤5.11：根据自适应调流控水装置的流动阻力的产生公式，确定影响自适应调流控水装置中增加流动阻力，达到调流控水目的的主要几何参数，确定的主要几何参数包括：入口面积、入口数量、支路数量、支路夹角和出口面积；

步骤5.12：采用正交试验设计DOE方法，构建气井自适应调流控水装置数值优化的多组实验方案；

步骤5.13：应用数值计算软件对步骤5.12中的多组试验方案进行数值计算；

步骤5.14：根据步骤5.13中数值计算获得的结果，建立样本库。