Дуговой поток является довольно распространённым типом потока двухфазной газожидкостной смеси в наклонных стволах сланцевых газовых коллекторов. Мониторинг состояния дугового потока динамики протекания двухфазной газожидкостной смеси, точная обратная реконструкция распределения газо-жидкостной среды при дуговом потоке, высокоточное вычисление показателя удержания жидкости в стволе скважины являются ключевой основой для точной количественной оценки динамического мониторинга добычи сланцевых газовых скважин. Исследование основано на физическом имитационном эксперименте двухфазного течения газа и воды при угле наклона ствола скважины 60° в лабораторных условиях. Для моделирования использовались воздух и водопроводная вода, условия эксперимента включали суммарный расход 50, 100, 200, 300, 400, 500 м³/сут, и степень влажности на входе 0, 10 %, 20 %, 80 %, 90 %, 100 %. На основе мониторинга динамики газожидкостных течений в стволе с помощью массива ёмкостных датчиков (Capacitance Array Tool, CAT), в сочетании с динамическими характеристиками дугового двухфазного потока в наклонных скважинах и закономерностями отклика CAT, был определён метод идентификации распределения среды дугового потока, что позволило создать модель характеристики дугового двухфазного газожидкостного потока в наклонных стволах. Для расчёта показателя удержания жидкости предложен новый метод: для жидкостного участка используется метод весового распределения площадей с центральной радиальной проекцией; для газового участка применяется метод гауссовой радиальной интерполяции с эллиптической аппроксимацией; и, наконец, комбинируя структуру полной дуговой ячейки, рассчитывается средний показатель удержания жидкости методом взвешенного среднего. Сравнение разработанного метода вычисления показателя удержания жидкости с существующими методами показало, что относительная ошибка вычислений для метода взвешенного среднего, метода весового распределения площадей одинаковой высоты в радиальном направлении, метода весового распределения площадей с центральной радиальной проекцией и предлагаемого метода в основном находится в пределах 20 %, при этом относительная ошибка метода взвешенного среднего распределена в диапазоне от -3,14 % до 14,10 %; метода весового распределения площадей одинаковой высоты – от -1,77 % до 16,68 %; метода весового распределения площадей с центральной радиальной проекцией – от -8,57 % до 10,41 %, средняя относительная ошибка 4,55 %; разработанного метода – от -8,10 % до 9,43 %, средняя относительная ошибка 3,99 %. Совместно с обработкой данных мониторинга с использованием многоэлементного прибора профилирования продуктивности (Multiple Array Production Suite, MAPS) на реальных скважинах сланцевого газа в Сычуаньском бассейне доказано, что предложенная модель вычисления показателя удержания жидкости в условиях дугового потока точно характеризует динамику двухфазного газожидкостного потока в наклонных скважинах, эффективно поддерживая динамическую оценку добычи сланцевых газовых скважин.

Сланцевые газовые скважины; двухфазный газожидкостной поток; дуговой поток; обратное восстановление распределения среды; показатель удержания жидкости