姜海龙

（西安石油大学机械工程学院，陕西西安 710065）

随着新兴经济体对油气资源的需求，油气勘探的地质条件更加恶劣，其中大部分井的目的层处在高温高压的地质条件。塔里木盆地库车前缘隆起带油气藏的地质情况复杂，具有埋藏深（6 000 m～7 800 m）、地层压力高（105 MPa～140 MPa）、温度高（150℃～165℃）的特点。开采这样的气藏时，高压气体的体积随着气体流向井内的过程中不断膨胀，并在井壁上达到最大值。这种体积膨胀效应会影响近井地带高压气体的流动特性。传统上，一般在达西定律中引入一个Forchheimer阻力来描述惯性效应，称之为Darcy-Forchheimer方程。这种惯性效应引起的压力损失被大量学者进行了详细探讨[1-8]。然而，Darcy-Forchheimer方程不适合描述可压缩性气体在多孔介质中的渗透特性。例如Darcy-Forchheimer方程不能解释可压缩性气体的阻塞流现象。Beavers&Sparrow[9]和 Meyer&Smith[10]对可压缩性气体在多孔介质中的流动进行了渗流实验和理论分析，主要关注了阻塞流出现的条件。Meyer&Smith通过实验分析了出现阻塞流时的出入口压力比，并通过管流类比到渗流的理论分析，给出了阻塞流时的出入口压力比的解析表达式。Nield[11]完善了前人的理论，提出一种适合可压缩性气体的渗流运动方程，并指出了Darcy-Forchheimer方程不适合描述可压缩性气体流动，并且仅有考虑气体加速度的运动方程可以解释阻塞流现象。De Ville[12]提出了一种简单有效的方法来处理Nield[11]提出的方程，并指出在二维平面的多孔介质中阻塞流依旧可能出现。Jin等[13-15]认为高压气藏测试开采过程中气体的加速效应不可忽略，并指出当井底压力降低到某一个临界井底压力时，气体流动阻塞并且井壁上的孔隙压力梯度无穷大，如果继续井底压力，激波可能在井底出现。……