1.一种基于雷诺数的环空压力计算方法,其特征在于:步骤一:通过现场测试或实验收集注采井的基本参数,包括:地层的温度压力、水泥环孔隙度、水泥环渗透率、井口和井筒温度、环空保护液的相关物性参数和窜流气体的相关物性参数;
步骤二:计算注采井环空保护液下部泄露流量qg:
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式中:K为水泥环渗透率,m ;A为环空截面积,m ;Tsc为标况温度,K;μg为气相粘度,Pa·s;Tf为地层温度,K;Lf为水泥环长度,m;Psc为标况压力,Pa;Pf为地层压力,Pa;Pc为环空保护液下部面压力,Pa;
步骤三:计算窜流气体脱离水泥环表面时的初生气泡半径rb:
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式中:ρl为环空保护液密度,kg/m ;ρg为窜流气体密度,kg/m ;g为重力加速度,9.8m/s ;
μl为环空保护液粘度,Pa·s;σ为环空保护液与气体的表面张力系数,N/m;φ为水泥环孔隙度,无量纲; 为水泥颗粒直径,m;
步骤四:判断气泡雷诺数,根据雷诺数的大小选用不同气泡上升速度模型;气泡雷诺数公式为:①当气泡雷诺数Re<1时,选用小雷诺数气泡上升速度计算公式:式中:CD为阻力系数,其值为24/Re;
②当气泡雷诺数Re>1时,选用大雷诺数气泡上升速度计算公式:步骤五:计算环空保护液中气体上升速度vt,w:其中:
a3=‑(a1+a2+a4)
式中:α为含气率,无量纲;n为流性指数,无量纲;
步骤六:计算环空带压值Pt:
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式中:Vm为环空保护液体积,m ;Vt为气顶体积,m ;Cm为环空保护液压缩系数,Pa ;Twh为2
井口温度,K;A为环空截面积,m;Twb为井筒温度,K;Lf为环空保护液高度,m;
环空压力的计算是一个迭代过程,在得知某一时间气泡上升速度后,求解此时环空压1
力;在求得初始时刻i=1时的环空压力Pt后,若Pf=Pc,则计算结束;若Pf≠Pc,则i=i+1,返回步骤二重新计算,直至地层压力Pf与环空保护液下部压力Pc相等。