1.一种救援井最小压井排量的确定方法,其特征在于,步骤如下:(1)、确定救援井最小压井排量计算所需的基本参数;所述基本参数包括:事故井井深H t 、裸眼段长度H o 、套管段长度H c 、地层压力P p 、地层温度T f 、产气指数PI、井口回压P wh 、压井液粘度μ l 、气体组分、套管粗糙度、初始井底流压P wf0 和初始气体产量Q g0 ;(2)、将事故井的井筒长度和压井时间分别按照空间域和时间域离散成网格;(3)、考虑压井液在连通点处的下落,建立压井过程中井筒的多相流动控制方程组;所述多相流动控制方程组,包括连续性方程、动量方程及辅助方程,其中辅助方程主要包括:临界气体速度方程、界面剪切力方程、相间界面接触长度方程、气体PVT方程、产气速度方程、流型判别方程和地层温度场方程;所述连续性方程为:生产段:非生产段:式中,A为井筒横截面积,m 2 ;E g 为空隙率,无量纲;ρ g 为气体密度,kg/m 3 ;s为沿流动方向坐标,m;t为时间,s;v g 为气体速度,m/s;G g 为单位时间单位厚度产气质量,kg/(m·s);E l 为持液率,无量纲;ρ l 为液体密度,kg/m 3 ;v l 为液体速度,m/s;所述动量方程包括:天然气:压井液:式中,g为重力加速度,m/s 2 ;τ gl 为气液界面剪切力,Pa;S gl 为气液接触长度,m;τ wg 为气体与管壁界面剪切力,Pa;S wg 为气体与管壁接触长度,m;τ wl 为液体与管壁界面剪切力,Pa;S wl 为液体与管壁接触长度,m;±表示当液膜运动方向与s相同时取正,当液膜运动方向与s相反时取负;所述辅助方程包括:临界气体速度方程:v cg =f(ρ m ,ρ g ,v m ,v g ,D) (6)相间界面接触长度方程:S=f(σ,v m ,v g ,D,k) (7)界面剪切力方程:τ=(v m ,v g ,D,μ l ,μ g ,k) (8)气体PVT方程:ρ g =f(P,T) (9)产气速度方程:Q g =f(P p ,P wf ,PI) (10)流型判别方程:FP=f(P,T,v m ,v g ,E g ,ρ m ,ρ g ,D,σ) (11)地层温度场方程:T f =(T 0 ,H t ,△T) (12)式中,ρ m 为压井液密度,kg/m 3 ;V m 为压井液速度,m/s;σ为表面张力,N/m;D为井径,m;k表示不同相接触,无量纲;μ l 为液体粘度,Pa·s;μ g 为气体粘度,Pa·s;P为压力,Pa;T为温度,K;P p 为地层压力,Pa;P wf 为井底压力,Pa;PI为产气指数,m 3 /(d·MPa);T 0 ,为地层温度,K;H t 为事故井井深,m;△T为地温梯度,K/m;(4)、结合步骤(1)中的基本参数和步骤(3)中的多相流动控制方程组确定多相流动方程组的初始条件、边界条件和求解算法;(41)初始条件的确定:在压井操作开始之前,事故井井筒中为单相气流;初始条件可由气井流入关系曲线和流出关系曲线确定;井底流压P wf 和气井产气速度Q g 的初始条件为:P wf (0)=P wf0 (13)Q g (0)=Q g0 (14)其中,P wf0 和Q g0 分别为无压井液注入时的井底流压和产气速度,单位为Pa和m 3 /s;(42)边界条件确定:产气速度的边界条件为:Q g (H t ,t)=Q g (15)压力的边界条件是:P c (H c ,t)=P o (0,t) (16)P o (H o ,t)=P wf (17)式中,H c 为套管段长度,m;H o 为裸眼段长度,m;下标c和o分别表示套管段与裸眼段;(43)求解算法:采用全隐式四点差分方法,对多相流动方程进行求解;(5)、结合步骤(2)中的网格划分和步骤(3)中的方程组计算不同压井液密度下所需的最小压井排量并绘制压井液密度与最小压井排量关系曲线;(6)、根据现场所能配制的最大压井液密度和步骤(5)中的关系曲线,确定救援井最小压井排量;步骤(2)中的具体方法为:空间域从事故井井底开始,到井口结束,采用“上密下疏”划分空间网格,井筒上部网格密度大,下部网格密度小,空间节点用i表示,分别为1、2、3、···、M,其中,M为空间节点总数,M根据设定的单次最长运算时间确定;时间域从压井液开始注入到事故井中开始,一直到气液两相流界面到达井口,时间网格长度根据空间网格长度及气体上升速度确定,时间节点用j表示,分别为1、2、3、···、N,其中,N为时间节点总数;所述步骤(5)中包括如下步骤:(51)、确定一定压井液密度下所需的最小压井排量的计算方法;(52)、计算不同压井液密度下所需的最小压井排量;(53)、在坐标系中绘制压井液密度与最小压井排量关系曲线;步骤(51)中一定压井液密度下所需的最小压井排量的计算方法包括如下步骤:(511)、输入一个压井液密度ρ m ;(512)、估算该压井液密度下所需的最小压井排量Q m ;(513)、假定时间节点1时刻及井底压力为P wf1 ;(514)、利用式(6)计算临界气体速度,式(10)计算产气速度;(515)、判断连通点处是否有压井液下落:若气体速度小于临界气体速度,压井液发生下落,裸眼段按气液两相流计算压降;否则,裸眼段按单相气流计算压降;以气液两相流为例,假设两个节点i和i+1的压降为 利用式(5)计算节点压降 若二者之差满足精度要求,停止对节点i的计算,把i处的各个参数作为已知条件,计算节点i+1;否则,重新假定节点压降,直到满足精度要求;(516)、计算套管段各空间节点压力;(517)、判断井口压力的计算值与假定值之差是否满足精度要求,如果满足要求,说明井底压力的假定值合理;否则,返回步骤(513),直到满足精度要求;(518)、利用压井液的连续性方程,计算到压井液到达井口时刻n;(519)、判断n时刻的井底压力是否大于地层压力,并且二者之差满足精度要求:如是,说明Q m 为压井液密度ρ m 所需的最小压井排量;否则,返回步骤(512),直到满足要求。
2.根据权利要求1所述的救援井最小压井排量的确定方法,其特征在于,所述步骤(52)中:根据步骤(51)的计算方法,分别计算压井液密度为ρ m1 ,ρ m2 ,ρ m3 ,···,ρ mK 时的最小压井排量Q m1 ,Q m2 ,Q m3 ,···,Q mK ;步骤(53)中:以压井液密度ρ m1 ,ρ m2 ,ρ m3 ,···,ρ mK 为自变量,最小压井排量Q m1 ,Q m2 ,Q m3 ,···,Q mK 为因变量,在坐标系中绘制二者之间的关系曲线,得到压井液密度与最小压井排量关系曲线。
3.如权利要求1或2所述的救援井最小压井排量的确定方法,在救援井压井施工领域的应用。