一种天然气井井筒压力和温度的分布数据的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及天然气注采技术领域，尤其涉及一种天然气井井筒压力和温度的分布 数据的计算方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在天然气注采技术领域中，对于天然气井井筒压力和温度的分析能够直接 影响到气井产能评价、生产系统动态分析和生产设施等的优化。
[0003] 当前获取天然气井井筒的压力和温度的分布数据的途径一般为：①在井筒中布置 一定数量的压力计和温度计，以通过压力计和温度计来获取整个井筒的压力和温度分布情 况；②仅实测井底或井口压力、温度，采用理论分析方法预测整个井筒的压力、温度分布。然 而，对于一些高压天然气井来说，有时很难进行下压力计、温度计的操作。因此，当前一般采 用理论分析方法预测整个井筒的压力、温度分布。目前，天然气井井筒压力温度计算的方法 一般采用合理地分离压力，只研究井筒中气体的温度分布，或者以井筒为整体或通过分段 温度平均的方法，推导出井底压力的迭代计算公式，在确定井筒的温度和压力。
[0004] 然而当前的理论分析手段还难以准确的确定天然气井井筒压力和温度的分布，目 前还没有一种能够快速准确的天然气井井筒压力和温度的分布数据的计算方法。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种天然气井井筒压力和温度的分布数据的计算方法，以解决 现有技术中的理论分析手段还难以准确的确定天然气井井筒压力和温度的分布，目前还没 有一种能够快速准确的天然气井井筒压力和温度的分布数据的计算方法的问题。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种天然气井井筒压力和温度的分布数据的计算方法，包括：
[0008] 在一预设条件下获取所述天然气井井筒的相关参数数据；
[0009] 获取预先设置的井筒的计算步长，并将所述天然气井井筒划分为多个井筒段；
[0010] 根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依次计算各井筒 段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值；
[0011] 根据所述各井筒段出口处的压力值确定所述天然气井井筒的压力分布，并根据所 述各井筒段出口处的温度值确定所述天然气井井筒的温度分布。
[0012] 具体的，所述相关参数数据，包括：
[0013] 天然气井井筒井口处的压力值P1;天然气井井筒井口处的温度值T1;天然气井井 筒的地温梯度gT;天然气井井筒中的气体流量Qs。;油管内径D;气体相对密度Y;各井筒段 的地层温度井筒内的注气温度T{± ;环空流体导热系数Kha;油管外半径r套管内半径 油管外壁温度Tt。;注气时间tD;油管内半径rtl;油管内壁气体的强迫对流传热系数hf; 油管导热系数Ktub;套管外半径套管导热系数K_;井眼半径rh;各井筒段的地层导热系 数心;气体压缩因子Z;气体定压比热容Cpg;焦耳-汤姆逊系数C天然气井总深度H。
[0014] 另外，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依次计 算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，包括：
[0015] 确定第i个井筒段入口处的压力值P1'和第i个井筒段入口处的温度值IV;
[0016] 其中，P/ =P^IV=U彡IA为第i-1个井筒段出口处的压力值；T1为第i-1 个井筒段出口处的温度值；当i= 1时，P/ =P1,IV=T1;Pi为所述天然气井井筒井口处 的压力值J1为所述天然气井井筒井口处的温度值；
[0017] 设置第i个井筒段出口处的预设压力值P1+1'和第i个井筒段出口处的预设温度 值T1+1，；
[0019] 确定第i个井筒段的平均压力值f和第i个井筒段的平均温度值f;
[0021] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0022] 确定第i个井筒段的第一系数I1和第二系数I1+1:
[0024] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0025] 确定天然气井井筒的第三系数C1和第四系数C2:
[0027] C2= 3484. 48y。
[0028] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0029] 根据公式：
[0031] 计算第i个井筒段出口处的计算压力值？1+1;其中，g为重力加速度；0为该第i个井筒段与水平方向的夹角；f为井筒内气体与油管内壁的摩擦阻力系数。
[0032] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0033] 根据公式：
[0034]
[0035] 计算第i个井筒段的环空平均温度Tan;其中，T{±为井筒内的注气温度；Te为第i 个井筒段的地层温度；
[0036] 获取所述第i个井筒段的地层温度I；下的环空流体密度Pan、粘度Uan及热容Can。
[0037] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0038] 计算环空自然对流传热系数h。：
[0041] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0042] 计算环空辐射传热系数hr:
[0043] h^SF^cr^+T^y+if+T；)
[0044] 其中，T*=T住 +273. 15 ;
Ftcl为油管外 壁表面向套管内壁表面辐射有效系数；％为油管外壁黑度；e"为套管内壁黑度；S为Stefan-Boltzmann常数，5 = 2. 189X10 8W/(m2iK) 〇
[0045] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0046] 根据公式：
[0049] 确定Ramey无因此时间函数f⑴。
[0050] 此外，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依次计 算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0051] 根据公式：
[0053] 确定油管到地层的总导热系数UtD。
[0054] 进一步的，所述根据所述相关参数数据，以天然气井井筒井口处为初始计算点，依 次计算各井筒段出口处的压力值和各井筒段出口处的温度值，还包括：
[0055] 确定第i个井筒段出口处与入口处的压力差值dP1:
[0056] (IPi=Pw-Pi;
[0057] 确定第i个井筒段的气体平均流速^和第i个井筒段出