水平管内积液特性的实验及理论预测模型

马有福，曾珊珊，吕俊复，吴雨昕，张玉燕

（1.上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093；2.清华大学 机械工程学院，北京 100084）

在天然气开采中为提高气井产量，希望伸入气田目的层的井段与产气层有最大的渗流面积。水平气井在增大气井渗流面积从而大幅提高气井产量方面具有明显优势[1]。积液现象是影响气井稳定生产的主要问题之一。气井中的液体主要来自地层中的间隙水以及烃类气体在上升过程中降温形成的凝析液。若井中气相不能提供足够的能量使液体连续流出井口，井中就会出现积液。积液使气相渗透率减小，从而降低气井产量，严重时可能导致气井停产[2]。因此对水平井内积液特性进行研究具有重要意义。

管内积液现象类似于管内气液两相逆向流动中使管内倒流液量恰好为零的工况，该工况下的管内表观气速常被称为临界携液气速。为预测临界携液气速，目前存在两类模型——液滴模型[3-4]和液膜模型[5-8]。在临界携液工况下，液滴模型认为液相主要以液滴形式被气流带出气井，液膜模型认为液相主要以液膜形式沿着管壁流出气井。针对垂直气井，Turner等[3]分别基于液滴模型和液膜模型提出了临界携液气速预报模型，并基于气井生产数据提出了相应的关联式。近期Zhang等[4]进一步区分了垂直井内出现积液时的3 种流型，针对每种流型提出了相应的最大液滴尺寸预测关联式。潘杰等[9]在液膜模型基础上进一步考虑了液滴夹带对垂直井内实际气速及相界面剪切力的影响，并通过气井生产数据分析了模型的预测准确性。……