用于致密气藏在集气站生产模式下的气井产量劈分方法与流程

技术特征：

1.一种用于致密气藏在集气站生产模式下的气井产量劈分方法，其特征在于：包括如下步骤，

第一步，输入节集气站总井数量N、集气站总产量Q_s、各单井的油压和各单井的套压、节流器的尺寸和节流器的下入深度、天然气性质；

第二步，输入需要计算的单井产量的井号i；

第三步，计算第二步所述井号i的井底流压p_wfi，利用套压按照近气柱压力公式计算得出所述井底流压p_wfi，即

其中：

p_wfi、p_ci、分别为所述井号i的井底流压、井口套压、平均压力，单位为MPa；T_ci、T_tfi、分别是所述井号i的井口温度、井底温度、平均温度，单位为K；为在和条件下的所述井号i中天然气偏差系数；γ_gi为所述井号i中气体相对密度；H为所述井号i的井口至气层中部的垂直深度；

第四步，假设一个气体产气量q_1i，该假定的气体产气量q_1i可以任意取值，单位为万方/天，以该假定气体产气量q_1i作为计算节流器出、入口压力的初始数据；

第五步，根据所述井号i中的油压和节流器在所述井号i中的下入深度，利用单相垂直管流公式计算出节流器的出口压力p_2i，

在本步骤中，采用平均参数法计算出节流器出口压力，即

$p_{2i}=\sqrt{p_{ti}^2{e}^{2S}+\frac{1.324\×{10}^{-18}f{\left(q_{sc}{\stackrel{\‾}{T}}_{2i}{\stackrel{\‾}{Z}}_{2i}\right)}^2}{d^5}(e^{2S}-1)}$

其中，

在本步骤中的计算式中，p_2i为节流器出口压力，单位为MPa；p_ti为所述井号i中的油压，单位为MPa；T_2i为节流器出口温度，T_s为所述井号i中井口处的温度，单位是K，为井口到节流器下入处气体平均温度，单位为K；为在和条件下所述井号i中的天然气偏差系数；d为油管内径，单位为m；△H_2i为所述井号i的井口到节流器之间的深度，单位为m，

在本步骤中的计算式中所述的摩阻系数f采用Colebrook公式计算得出，即

该式中Re为雷诺数e为内部绝对粗糙度，单位为m；

第六步，根据所述井号i中的井底流压和节流器下入所述井号i中的深度，利用单相垂直管流公式计算节流器入口压力p_1i；

本步骤中，与所述第五步相同，同样采用平均参数法计算节流器入口压力p_1i，即

$p_{1i}=\sqrt{p_{wfi}^2{e}^{2S}+\frac{1.324\×{10}^{-18}f{\left(q_{sc}\stackrel{\‾}{TZ}\right)}^2}{d^5}(e^{2S}-1)}$

本步骤所述计算式中，

本步骤所述计算式中，p_1i为所述井号i中的节流器入口压力，单位为MPa；p_wfi为所述井号i中的井底流压，单位为MPa；T_1i为所述井号i中的节流器入口温度；为所述井号i中的节流器到井底的气体的平均温度，单位为K；为在和条件下的所述井号i中的天然气偏差系数；△H_1i取负值；其它参数取值与上述第五步中的取值相同；

第七步，根据上述第六步计算出的所述井号i中的节流器入口压力p_1i，和上述第五步计算出的所述井号i中的节流器出口压力p_2i，利用嘴流公式计算通过所述井号i中的节流器产量q_2i；

根据气体嘴流的等熵原理，对于处于亚临界状态，流量与压力比的关系为

$q_{2i}=\frac{4.066\×{10}^3{p}_{1i}{d}^2}{\sqrt{{\mathrm{\γ}}_g{T}_{1i}{Z}_{1i}}}\sqrt{\left(\frac{k}{k-1}\right)[{\left(\frac{p_{2i}}{p_{1i}}\right)}^{\frac{2}{k}}-{\left(\frac{p_{2i}}{p_{1i}}\right)}^{\frac{k+1}{k}}]};$

对于临界流，气嘴达到最大产气量，流量为

$q_{2i}=\frac{4.066\×{10}^3{p}_{1i}{d}^2}{\sqrt{{\mathrm{\γ}}_g{T}_{1i}{Z}_{1i}}}\sqrt{\left(\frac{k}{k-1}\right)[{\left(\frac{2}{k+1}\right)}^{\frac{2}{k-1}}-{\left(\frac{2}{k+1}\right)}^{\frac{k+1}{k-1}}]};$

在本步骤中的临界流和亚临界流状态判定方法如下：

根据热力学原理，临界压力比为在该式中k为气体绝热系数，相对密度为0.6的天然气绝热系数为1.3；当时，为临界流，否则为亚临界流；

在本步骤中，所述井号i中的节流器产量q_2i式中的d为该节流器气嘴的直径，单位为mm；q_2i为标准状态下(p_sc＝0.101325MPa，T_sc＝293K)下通过该节流器的气嘴的体积流量，单位为m³/d；

第八步，判断上述第四步中所述假设气体产气量q_1i和上述第七步计算出的产量q_2i之差的绝对值是否在在允许误差δ的范围内，本步骤中，允许误差δ可以根据实际生产要求的最大误差人为设定；判断方法如下，

若|q_1i-q_2i|>δ，令用二分法重新假定q_1i，即令重复上述第五至第七步；

若|q_1i-q_2i|<δ，输出i井产量q_i＝q_1i＝q_2i；

第九步，令i＝i+1，计算下一口井产量，本步骤中，若i≤N，若重复上述第三步至第八步；若i>N，结束循环，执行下一步；

第十步，根据集气站总产量和所计算出的各单井产量，将总产量劈分到单井；

本步骤中，利用前面所述步骤中计算出的所有单井产量得到每口井的劈分系数，通过劈分系数和集气站总产量相乘得到单井的最终产量，即

$Q_d=Q_s\&times;q_d/\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{q}_{\mathrm{dj}}$

本步骤中的式中的Q_d为单井实际产量，万方/天；Q_s为集气站瞬时产量，万方/天；q_d前面步骤中计算出的产量，m³/d；为所有单井计算出的产量之和。