基于气波引射器的管网计算及运行优化

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:longriver0001
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鄂尔多斯盆地东缘临兴-神府区块,煤层气、致密气和页岩气气藏垂直向上叠置分布。经前人研究,多气合采工艺不仅可行而且有助于提高气田的整体开发效率。但是,由于三种天然气压力级制和衰减规律相去甚远,多气合采时若将其同时引入到统一的集输管网,在压力差的作用下,高压气体将会向低压气井倒灌。气波引射器是解决这一问题的一个关键设备。因此,本文目的在于提出一套含气波引射器的管网计算方法,并开发相应软件进行计算。通过该软件模拟生产实际,分析在合采气田中气波引射器的适用性、使用工况、安装位置和最优运行参数。首先,本文建立了气波引射器单体计算模型,该模型包括特性曲线拟合模块、天然气物性计算模块和三端口工艺参数计算模块。选取引射率和等熵效率作为引射器的特性曲线,基于文献中的数据分别使用拉格朗日插值法、Shepard插值法和二元最小二乘法对其进行拟合,比较了三种拟合方法的计算结果,确定选用误差最小且利于后续计算的二元最小二乘法。此外,根据生产实际需求,在原有的BWRS方程中引入了氧气组分。以前二者为基础,通过引射率和等熵效率建立了气波引射器三端口压力、流量之间的关系,并设计了算法进行迭代计算。随后,根据生产实际简化引射器模型,将其结构简化为两条管段和三个节点组成的复合模型,使引射器节点方程组与管网节点方程组融为一体。两条虚拟管段特性方程由引射率方程与等熵效率方程代替。联立节点方程组、管段方程组和引射器特性方程组,使用改进的牛顿-拉夫逊法求解,并编写了软件完成计算。以临兴区块已开发18口致密气井为例,将软件计算结果与Pipe Phase计算结果和现场生产报表进行对比,发现该计算方法符合工业生产实际需求。对比安装气波引射器前后气田产量及井口压力的变化,发现气波引射器具有增产和稳产的作用。最后,利用编写完成的管网计算软件模拟不同生产工况,对含气波引射器的集输管网进行运行优化。通过改变气波引射器的安装位置、引射率及各井口压力、流量等运行参数,形成一系列运行方案。通过软件计算各方案中各个井口的压力及流量及气波引射器三端口参数,并校核其是否满足各井最大产气量约束,井口压力约束和判断气波引射器是否处于高效工况区。选取符合条件方案中,气田总产量最大的运行方案为最优运行方案。
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