1.本发明属于气藏排水采气领域，具体涉及一种确定固体泡排棒在连续生产气井中临界下落的最优长度和直径的方法。


背景技术：

2.泡沫排水采气是产水气井经济有效的开采方式之一。通常将起泡剂溶液从井口由油套环空连续泵入，既适于连续生产气井也可以应用于间歇生产气井；但对于带封隔器井而言，油套环空不连通，不能通过油套环空加注起泡剂。而固体泡排棒的密度较气井流体密度大，可从井口清蜡闸门投放并在油管内下落，与井下液体充分接触且缓慢溶解释放，能有效提高气体携液能力，减少井筒积液，延长气井自喷开采时间。
3.为了保证固体泡排棒在油管内下落，投泡排棒时需要关井，让泡排棒在静止流体内下落，避免泡排棒被向井口流动流体带出井口。但频繁的开关井会导致气井生产时率低，因此不关井投固体泡排棒并保证顺利下落以实现气井连续生产就显得十分重要。但气井井筒为复杂的气液两相流，固体泡排棒能否在两相流动中下落是该工艺能否实施的关键。因此提出一种确定固体泡排棒在连续生产气井中临界下落的最优长度和直径的方法是很有必要的。
4.本专利就是为了解决以上问题，提供了一种解决以上问题的新思路和新方法。该方法能够准确运用于在连续生产气井中泡排工艺投注固体泡排棒最优长度与直径的确定，为现场实施泡排棒工艺提供指导。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决在连续生产气井中难以确定泡排棒临界下落长度与直径的问题，提供了一种确定固体泡排棒在连续生产气井中临界下落的最优长度和直径的方法。
6.一种确定固体泡排棒在连续生产气井中临界下落的最优长度和直径的方法，包括以下步骤：
7.步骤一：获取需要投注泡排棒工艺气井的生产数据，包括井口压力、井口温度、天然气相对密度、油管内径、产气量、产液量等数据；根据现场泡排棒制作原料等条件给定泡排棒密度，给定一系列泡排棒长度l1、l2、l3…
ln，给定一系列泡排棒直径为d1、d2、d3…dm
。由于泡排棒长度越长越易断裂，因此引入断裂系数x(0≤x≤1)，x与长度呈正相关，与直径呈负相关。
8.步骤二：基于流动相似准则利用无因次准数将高压下现场产量转化为常压下对应气液流速。相应的计算公式如下：
9.计算高压下气相表观流速v
sg高压
：
[0010][0011]
其中v
sg高压
为高压下表观气流速，m/s；qg气相流量，m3/d，a为管道横截面积，m2，且
[0012][0013]
计算给定气井井筒位置处压力和温度条件下气体密度：
[0014][0015]
式中，ρ为给定温度、压力下气体密度，kg/m3；γg为气体相对密度，无量纲；z为气体压缩因子，无量纲；p为压力，mpa；t为温度，k；
[0016][0017]
转化后有关系式：
[0018][0019]
式中，fr为froude无因次准数，无量纲；ρ
g高压
、ρ
l高压
为高压下气体、液体密度，kg/m3；v
sg标况
为标况(0.1mpa，20℃)下表观气流速，m/s；
[0020]
计算标况下液相表观流速v
sl
：
[0021][0022]
其v
sl
为标况下表观液流速，m/s；中q
l
为液相流量，m3/d。
[0023]
步骤三：固体泡排棒在连续生产气井中临界下落气流速由基于实验测试结果拟合建立的计算公式确定：
[0024]vsg
＝(a1×vsl
+a2)(a3×
l
*
+a4)(a5×d*3
+a6×d*2
+a7×d*
+a8)(a9×
ρ+a
10
)
ꢀꢀ
(7)
[0025]
其中，v
sg
表示计算所得表观气流速，m/s；l
*
表示泡排棒长度与直径的比值； d
*
表示泡排棒直径与管径的比值；ρ表示泡排棒密度，g/cm3。
[0026]
上式常数见表1：
[0027]
表1泡排棒在连续生产气井中临界下落规格计算公式常数表
[0028]a1-2.2555a21.2708a32.5514a449.8951a51.3449a
6-2.1916a71.1652a
8-0.1799a92.4524a
10
4.9591
[0029]
之后将已确定参数，液流速、泡排棒密度、长度、直径代入式(7)，计算可得一系列的泡排棒临界下落气流速，再将其与步骤二中计算得到的v
sg标况
进行比较，选出大于v
sg标况
的泡排棒临界下落气流速。
[0030]
步骤四：在此给出断裂系数计算公式：
[0031][0032]
其中l0、d0为不易断裂的长度与直径基准值，l0＝30cm，d0＝3cm；系数a＝0.01； l
为泡排棒长度；d为泡排棒直径，cm，且当l≤l0或d≥d0时，x＝0；
[0033]
利用体积公式并引入断裂系数可得计算公式：
[0034][0035]
此式可兼顾泡排棒不易断裂且所携带泡排剂体积最大；
[0036]
最后将步骤三中选出值对应的泡排棒长度、直径带入式(7)、式(8)中，取使δv最大的一组值为最优长度与直径。
[0037]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
具体实施方式
[0038]
以下实施例对本发明的技术进一步阐释：
[0039]
某气井井口压力16mpa、井口温度42℃、天然气相对密度0.68、油管内径 70mm、产气量10
×
104m3/d、产液量20m3/d。由现场工艺确定最优密度为1.5g/cm3，给定泡排棒长度为40/50/60，给定泡排棒直径为4/4.5/5。
[0040]
利用式(5)、式(6)，将产液量转化为常温常压下液流速即0.06m/s，产气量转化为常温常压下气流速即17.1m/s。再将液流速、泡排棒密度、长度、直径带入公式(7)中，可计算得到表2：
[0041]
表2临界下落气流速计算结果
[0042][0043]
选出大于转化值20.5m/s的临界下落气流速，即组6、组7、组9，将每组对应泡排棒长度与直径带入式(8)、式(9)，计算可得表3：
[0044]
表3δv计算结果
[0045]
组序号泡排棒长度，cm泡排棒直径，cm断裂系数δv15050.1883.5726040.3527.7936050.151001.38
[0046]
其中组3计算结果最大，因此最终可确定该井泡排棒临界下落最优长度与直径：长度60cm、直径5cm。