基于热力学和动力学行为的酸性气井井筒压力温度分布预测瞬态模型研究

酸性气井井筒流动为一复杂的气-液或者气-固甚至气-液-固流动。开采过程中随着井筒压力和温度下降到一定程度则析出元素硫。若气流速度小于临界悬浮速度，大量单质硫附着在井筒壁面形成硫堵，影响酸性气井正常生产。另一方面，由于重组分沉降、井筒残酸、井筒储集效应、管内摩阻、温度变化、水击作用等因素影响，导致酸性气井关井期井口压力可能下降。而目前经典的井筒稳态多相流理论和模型不能准确描述酸性气井井筒复杂的流动过程，亦不能完全解释关井后井口压力下降的反常现象。本项目针对酸性气井井筒复杂的流动特征，突破传统意义上经典的井筒多相流理论，基于热力学和动力学行为，考虑井筒流体相变、重组分沉降、井筒储集效应以及热交换因素，建立酸性气井井筒瞬态气-液-固多相流数学模型，预测酸性气井井筒压力温度分布，确定井筒硫沉积位置和硫沉积量。该项目研究成果对于提高高危气井产能测试设计水平和准确预测硫沉积具有重要理论参考和应用价值。

酸性气井井筒流动为一复杂的气-液或者气-固甚至气-液-固流动。开采过程中随着井筒压力和温度下降到一定程度则析出元素硫。若气流速度小于临界悬浮速度，大量单质硫附着在井筒壁面形成硫堵，影响酸性气井正常生产。另一方面，由于重组分沉降、井筒残酸、井筒储集效应、管内摩阻、温度变化、水击作用等因素影响，导致酸性气井关井期井口压力可能下降。而目前经典的井筒稳态多相流理论和模型不能准确描述酸性气井井筒复杂的流动过程，亦不能完全解释关井后井口压力下降的反常现象。本项目针对酸性气井井筒复杂的流动特征，突破传统意义上经典的井筒多相流理论，基于热力学和动力学行为，考虑井筒流体相变、重组分沉降、井筒储集效应以及热交换因素，建立酸性气井井筒瞬态气-液-固多相流数学模型，预测酸性气井井筒压力温度分布，确定井筒硫沉积位置和硫沉积量。研究成果已经在四川盆地川东北地区酸性气井中得到成功应用。.研究成果共发表学术论文15篇，其中SCI 收录3篇，EI收录5 篇；授权发明专利1项“高温高压多功能岩心硫沉积测试装置及方法（专利号2010105731240）”；计算机软件著作登记2项，高含硫气藏数值模拟软件1.0（2012SR003458），酸性气井井筒温度-压力分布预测软件1.0（2012SR132061）；研究成果“特大型超深高含硫气田安全高效开发技术及工业化应用” 2012年获国家科技进步特等奖，“高含硫气藏酸性混合气相态及渗流机理研究” 2012年获中国石油化工集团科技进步奖三等奖，“高温高压高H2S-CO2气藏安全高效开发基础理论与工程关键技术研究” 2009年获四川省科技进步奖二等奖，“复杂气藏高效开发基础理论与应用技术研究” 2010年获四川省科技进步奖一等奖，以上获奖均有证书。参与组织相关领域国际学术会议3次，组织国内一级学会会议1次。培养相关领域博士研究生2名，硕士研究生8名。参与申报的“中国石油高含硫气藏开采先导试验基地-西南石油大学研究室”2010年8月获批中石油立项建设，参与申报的“国家能源高含硫气藏开采研发中心”2012年12月通过国家评审认定。项目负责人2010年被批准为四川省有突出贡献的优秀专家，2010年被批准为四川省第九批学术与技术带头人后备人选。2011年5月被列为教育部“新世纪优秀人才支持计划” 资助对象，2011年10月获第二十届孙越崎科技教育基金优秀青年科技奖。