第五章 气井产能分析与设计[研究材料]
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第五章 气井产能分析与设计[研究材料]
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调研学习
3
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
一、稳定状态流动达西公式 二、非达西流动产能公式
调研学习
4
一、稳定状态流动达西公式
为了建立气体从边界流到井底时流入气量与生 产压差的关系式，首先，讨论服从达西定律平面径 向流。
如图5－1，设想一水平、等厚、均质的气层， 气体径向流入井底。
调研学习
5
一、稳定状态流动达西公式
系数
恢复曲线或开井测压降曲线，
和Dqsc。因此，常将S和Dqsc合并在一起，可写用来为确定S’
S ' s Dqsc
（5－31）
引入视表皮系数的概念，式（5－29）和式（5－30）可写为
qsc
774.6kh( pe2
T Z (ln re
pw2 f S')
)
rw
pe2
pw2 f
1.291103 qscT Z
（5－15）
式（5－14）可以认为是式（5－11）的近似值， 两者都是气体稳定流动的达西产能公式，简称气体
平面径向流方程。
调研学习
14
一、稳定状态流动达西公式
例5－1 气井数据如下：h 9.144m, pe 31.889MPa,
pwf 16.548MPa， g 0.76, 0.027mPa • S,T 395.6K ,
1（6.514）8MpPs2kian , 1g .290.1706kh,3TqscT 39Z5S.6K , 0.027mPa • S, k 1.51031m.229,Z1030.8191,.2re07916170.64 4m39,5rw.60.0120715m0.891.5
1.5 9.144
1.504 102
气井合理产量研究
第 6 页 共 38 页
气井合理产量研究
(3)节点分析方法以整个气井系统为研究对象，通过节点实现整个系统的压力降 彼此关联，进而提供给人们正确的气井系统压力损失分析方法; (4)节点分析方法通过绘制系统的流入与流出动态曲线，可以得到各种变量不同 组合下的产量和节点处的压力(如果是函数节点，则得到的是该节点处的压力降)。 1.2.3 优化配产方法 系统优化配产方法本质上是节点系统分析方法的更进一步应用和拓展， 它主要体 现和突出系统优化思想，借助于系统优化理论，通过建立描述生产过程的生产模型， 辅以约束条件，目标最优化等条件来进行模型求解，使其真正具有优化功能达到优化 配产的目的。 最早该方法的提出是为了解决油气田产量规划问题， 随着进一步的发展， 人们又逐渐把它应用到单井合理配产的问题中。 油气田优化配产方法的研究可以追溯到 1958 年 Aronofs 和 Lee 在 JPT 杂志上发 表的题为“A Linear Programming Model for Scheduling Crude Oil Production” 的文章。 文中运用线性规划方法研究了以生产效益最大为目标的有限多个均质油气藏 的生产问题。之后又有许多文章发表，如 Rowan 和 Warren 介绍了怎样以最优控制模 型来系统地阐述油气田的开发问题，O`Dell 等人系统地提出了一个最优化模型来确 定多个气田的最优化开发与生产规划。但在 1985 年以前，这些文章只属于探索性的， 优化方法在油气田配产决策中的应用还没有受到足够的重视， 因此在油气田生产领域 中成功的应用仍然很少。1985 年以后，由于油气田开发的实际需要和优化方法以及 计算机技术的迅速发展， 情况有了很大的变化。如何合理分配产量实现最佳经营是决 策苔者经常遇到的一个问题，而这个问题的核心是怎样建立优化配产模型。我国、 美 国和前苏联等国的一些科研单位、 大专院校及石油公司都积极地使用优化技术研究各 种各样的油气开发配产问题，在建模、求解和应用等方面都有了较好的研究工作。 建 立优化模型主要体现在以下儿个方面： （1）从经济效益的角度出发建立优化模型，其目标函数一般是投资资金、利润、 生产成本、措施费用和最大产量等等，如 1992 年 Leon Ladson 等在数值模拟预测气 臧开采状态的基础上， 提出了以气藏在某一特定时间产量最大，每月产气量与实际需 求之间的差异最小为目标分别建立优化模型，模型的决策变量是各井的产量，约束条 件是产量非负性和最大生产能力，目标函数和约束条件都是决策变量的函数。模型是 通过有限差分法进行求解。 我国石油大学葛家理教授建立了一个成组气田开发优化配
石油开采-气井产能分析及设计
调整气井工作参数
通过调整气井的工作参数，如采气量、采气压力等，实现气井产能 的最大化。
优化气井工作制度调整周期
合理安排气井工作制度的调整周期，以适应气井生产动态变化，提 高气井产能。
优化气井生产系统
优化气井集输系统
01
通过改进集输管网、增设集气站等措施，提高气井集输系统的
效率和稳定性。
优化气井排水采气工艺
分析结果
通过模拟和分析，确定了各气井的产 能和采收率，为后续的产能设计和优 化提供了依据。
采用气藏工程方法，结合数值模拟技 术，对气井的产能进行模拟和分析。
某油田气井产能设计案例
案例概述
某油田为了开发新气田，需要进行气井产能设计。
设计方法
根据气田地质资料、气藏工程和钻完井工程等资 料，进行气井产能设计。
石油开采-气井产能分析及设 计
• 气井产能概述 • 气井产能分析方法 • 气井产能设计 • 气井产能优化 • 案例分析
01
气井产能概述
气井产能定义
气井产能
指气井在一定工作制度下所能产 出的天然气量，通常用日产气量 或单井年产气量表示。
气井产能评价
对气井产能进行评估，确定其生 产能力和潜力，为后续的开采方 案制定提供依据。
优化气井增产措施
根据气井的地质条件和生产动态，选择合适的增产措施，如酸化、 压裂等，以提高气井的产能。
推广应用智能开采技术
利用物联网、大数据等先进技术，实现气井的智能开采，提高开采 效率和安全性。
05
案例分析
某油田气井产能分析案例
案例概述
某油田拥有多个气井，为了提高产能 需要进行产能分析。
分析方法
气井钻完井设计
钻井方案设计
通过调整气井的工作参数，如采气量、采气压力等，实现气井产能 的最大化。
优化气井工作制度调整周期
合理安排气井工作制度的调整周期，以适应气井生产动态变化，提 高气井产能。
优化气井生产系统
优化气井集输系统
01
通过改进集输管网、增设集气站等措施，提高气井集输系统的
效率和稳定性。
优化气井排水采气工艺
分析结果
通过模拟和分析，确定了各气井的产 能和采收率，为后续的产能设计和优 化提供了依据。
采用气藏工程方法，结合数值模拟技 术，对气井的产能进行模拟和分析。
某油田气井产能设计案例
案例概述
某油田为了开发新气田，需要进行气井产能设计。
设计方法
根据气田地质资料、气藏工程和钻完井工程等资 料，进行气井产能设计。
石油开采-气井产能分析及设 计
• 气井产能概述 • 气井产能分析方法 • 气井产能设计 • 气井产能优化 • 案例分析
01
气井产能概述
气井产能定义
气井产能
指气井在一定工作制度下所能产 出的天然气量，通常用日产气量 或单井年产气量表示。
气井产能评价
对气井产能进行评估，确定其生 产能力和潜力，为后续的开采方 案制定提供依据。
优化气井增产措施
根据气井的地质条件和生产动态，选择合适的增产措施，如酸化、 压裂等，以提高气井的产能。
推广应用智能开采技术
利用物联网、大数据等先进技术，实现气井的智能开采，提高开采 效率和安全性。
05
案例分析
某油田气井产能分析案例
案例概述
某油田拥有多个气井，为了提高产能 需要进行产能分析。
分析方法
气井钻完井设计
钻井方案设计
气井产能试井设计与分析方法研究
气井产能试井设计与分析方法研究摘要：随着科技的发展，天然气工业也得到了迅速的发展，天然气在人们的生产生活中占据越来越重要的位置，在气田的开发过程中，对气井的动态、气层的特性以及气井的产能进行预测是气田企业发展开发的基础，气井产能的设计与分析在气田的开发中起到至关重要的作用，气井产能分析设计的合理可以得到适合气藏的产能方程，并且可以确定合理的生产制度，本文对气井产能设计分析进行了简单的探讨。
关键词：气井产能试井设计分析研究一、前言气井产能是预测气井动态、了解气层特性的重要手段，在气田的开发过程中发挥着不可替代的作用，气井产能设计的是否合理关乎到气田企业的发展前景，它可以为矿场生产节约更多的时间和资金，可以给企业带来极大的经济效益，本文对气井产能预测的新理论、新方法进行了深入的研究与论述。
二、气井产能气井产能也就是产气能力，以不同的流量生产，测试井底下的压力，是以无阻流量和合理产量来表示的，无阻流量就是指在整个井筒没有阻力的条件下产生的最大产量；无阻流量可以反映同一条件下气井产能的大小，所以，无阻流量对气井产能的分析设计意义重大。
气井产量的大小可以认为调动，但是产量是由计算得到的。
三、气井产能影响因素分析影响气井产能的因素有很多，包括地质因素和工程因素两大类，具体如下：1.地质因素：包括地层系数、地层边界、储能系数、储层非均质、非达西流等。
2.工程因素：包括措施改造、储层伤害四、气井产能试井方法的进展及国内外发展现状1.气井产能试井方法的进展气井产能的试井方法主要经历四个阶段，包括：初始产能试井阶段、常规产能试井阶段、等时产能试井阶段以及简化产能试井阶段，具体如下：1.1初始产能试井阶段：这是气井产能的初始阶段，采用的是最原始的试井方法，该阶段还没有成熟的试井方法，也就是将测试的井完全敞开在大气压下，同时测量产气量，这种方法叫做气井的实际无阻流量，但是这种方法产出的天然气非常浪费，严重危害到企业的经济利益，并且其安全隐患极大，不能保证人员的人身安全。
天然气工程教程第5章气井产能分析及设计
p
2 nD
46.607
p nD 6.827MPa
解： （3）这两种附加压降同时存在时的井底流动压力
p2
p2
1.291103 q Tμ Z r
sc
(ln e
s) p2
wf
e
Kh
r
nD
w
10.169102 7.430102 1.504102 0.46607102
p 8.799MPa wf
• 流入动态： –井底压力与产量的关系
• 流入动态曲线： –井底压力与产量关系的曲线，也称 IPR曲线
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
一、稳定状态流动达西公式 1、假设条件:
–水平、均质K、等厚h、圆形气藏 –单相气体服从达西渗流
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
Pe
re
rw
p
h
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
sc
3.41
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
• 三、非达西流动产能公式
• 1、非达西效应 达西定律是用粘滞性流体进行实验得出的，相当于管流中的层
流流动。气流入井，垂直于流动方向的过水断面愈近井轴愈变小， 渗流速度急剧增加。井轴周围的高速流动相当于紊流流动，称为 非达西流动。这种情况达西流动公式已不再适用，必须寻求其特 有的流动规律。Forchheimer通过实验，提出下面的二次方程描 述非达西流动 –非达西流基本公式：
s)
(33)
e
wf
Kh
r
w
例3 在例1中，若S =1.5,qsc=11.2079万方/天求(1)表
皮效应引起的附加压降；(2)非达西流动引起的附加
压降；（3）这两种附加压降同时存在时的井底流动 压力。
气井产能分析详解课件
气井产能分析详 解课件
contents
目录
• 气井产能分析概述 • 气井产能预测方法 • 气井产能影响因素 • 气井产能优化措施 • 气井产能分析案例 • 总结与展望
01
CATALOGUE
气井产能分析概述
气井产能定义
气井产能
是指气井在单位时间内产出的天然气量，通常用立方米/日或百万立方英尺/日 表示。
气井产能分析是气田开发的关 键环节，对于优化气田开发方 案、提高气田采收率和经济效 益具有重要意义。
影响因素分析
常用预测方法介绍
气井产能受到多种因素的影响， 如储层物性、流体性质、压力、 温度等。通过对这些因素的分 析，可以更准确地预测气井如经验公式法、数值模拟 法、类比法等。这些方法各有 优缺点，应根据具体情况选择 合适的方法。
CATALOGUE
气井产能分析案例
案例一：某气田A井的产能分析
01
02
03
04
背景介绍
某气田A井的地理位置、地质 情况、储层特征等方面的基本
信息。
产能预测
根据地质资料和工程数据，预 测A井的初期产能和最终产能，
以及产能变化趋势。
产能影响因素
分析影响A井产能的因素，如 储层物性、流体性质、压力、
温度等。
数值模拟法
考虑因素全面
数值模拟法能够考虑更多 的地质和工程因素，如储 层非均质性、裂缝分布、 井筒压力等。
精度高
通过精细的数值模型和计 算机模拟，数值模拟法能 够获得更准确的气井产能 预测结果。
需要专业软件
数值模拟需要使用专业的 数值模拟软件，对使用者 的技能要求较高。
物理模拟法
直观性强
物理模拟法通过实体模型进行实 验模拟，能够直观地展示气井产
contents
目录
• 气井产能分析概述 • 气井产能预测方法 • 气井产能影响因素 • 气井产能优化措施 • 气井产能分析案例 • 总结与展望
01
CATALOGUE
气井产能分析概述
气井产能定义
气井产能
是指气井在单位时间内产出的天然气量，通常用立方米/日或百万立方英尺/日 表示。
气井产能分析是气田开发的关 键环节，对于优化气田开发方 案、提高气田采收率和经济效 益具有重要意义。
影响因素分析
常用预测方法介绍
气井产能受到多种因素的影响， 如储层物性、流体性质、压力、 温度等。通过对这些因素的分 析，可以更准确地预测气井如经验公式法、数值模拟 法、类比法等。这些方法各有 优缺点，应根据具体情况选择 合适的方法。
CATALOGUE
气井产能分析案例
案例一：某气田A井的产能分析
01
02
03
04
背景介绍
某气田A井的地理位置、地质 情况、储层特征等方面的基本
信息。
产能预测
根据地质资料和工程数据，预 测A井的初期产能和最终产能，
以及产能变化趋势。
产能影响因素
分析影响A井产能的因素，如 储层物性、流体性质、压力、
温度等。
数值模拟法
考虑因素全面
数值模拟法能够考虑更多 的地质和工程因素，如储 层非均质性、裂缝分布、 井筒压力等。
精度高
通过精细的数值模型和计 算机模拟，数值模拟法能 够获得更准确的气井产能 预测结果。
需要专业软件
数值模拟需要使用专业的 数值模拟软件，对使用者 的技能要求较高。
物理模拟法
直观性强
物理模拟法通过实体模型进行实 验模拟，能够直观地展示气井产
气井产能预测方法的研究与进展
式 中 ：Ｒ为地 层压 力 ， ａｐｆ 井底 流压 ， ａｇ Ｐ ＭＰ ； 为 ＭＰ ； 为 天然气 产量 ，０ｉ ／ ； 达西 系数 ； １ ｎ ｄ 。为 ｂ为非 达西
系数 ； 为边 界层 内 由黏性 力 和边 界 层 阻力 作 用构 ｃ
成速 度 的三次 方项 系数 。
文献 ［ ］ 过 建立 非线 性 规 划模 型 ， 最 优化 ４通 用 １ 三次三项式 与二 次三项 式预测 气井 产能 方法来处理高压高产气井产能测试资料 ， 就能得到 方法分析
在多 孔介 质 中高速 流动 的天然 气 ， 由于其 流动 通道 的 曲折复 杂 ， 然气 与流 动通道 的接 触表 面积 天 很大 ， 致使 在 孔 道 表 面 形 成 了一 层 特 殊 的 流 动 区 域 ， 且速 度越 高 ， 流动 区域 的差 别 越大 ， 流 而 ２个 把 动通道 中天 然气 的流 动速 度分 为 ２个 部分 ， 即平 均 速 度 和脉动 速 度 ，二者 之 和 即为 天 然 气 的流 动 速 度 。这样 处 理后 ， 经过 一 系 列 的推 导 ， 可得 到 式 即 （） １ 的表 达式 ：
各种 回压下井 的生产 能力 的气井试井 （ 即产能试
井 ， 称稳 定试 井 ） 法 以来 ， 亦 方 相继 提 出单 点 试 井 、 多点 等时试 井 ¨ 和 修 正 的等 时 试 井 等 方 法 。 以
Ｅｅｄｒｈｈ等 才用黏性流体动力学的知识从机 ｚｕｅ ａ ｎ
理上 进行 了分 析 。
摘要 ： 气井产 能预测是 气田开发 中一项非常重要 的工作和任务 。 目前 ， 气井产能预测的方法有 多种 ， 但稳定渗流理论依 然是 气井产能预测重要的理论基础 。首次 以稳 定渗流理论 为基础 ， 对
气井分析报告
气井分析报告1. 引言本报告是对某气井进行了详细的分析和评估。
通过对气井的数据进行收集和分析，我们可以评估其性能，并提供进一步的建议和改进方案。
2. 气井基本信息•气井名称：XYZ气井•位置：某地•井口海拔高度：1000米•井口温度：50°C•井深：3000米•井底温度：80°C•出口管道直径：10英寸3. 气井生产数据分析通过收集气井的生产数据，我们对其性能进行了分析。
以下是我们得到的结论：•产量分析：XYZ气井的日产量为1000立方米，月产量为30000立方米。
在过去的六个月里，气井的产量稳定，没有明显的下降趋势。
•产量损失分析：通过计算井底流压和井口流压的差值，我们发现由于管道摩阻等因素导致的产量损失很小，可以忽略不计。
•效率分析：井效率是评估气井性能的重要指标之一。
通过计算井效率公式，我们得出XYZ气井的效率为80%。
这表明气井在生产过程中存在一定的能量损失。
4. 气井井筒分析对气井井筒进行分析，我们发现以下问题：•沉积物堵塞：在井筒内发现了沉积物堵塞的情况，这会阻碍天然气的流动，影响气井的产能。
我们建议进行井筒清理，以提高气井的生产能力。
•井口温度过高：根据测量数据，我们发现井口温度较高，可能是由于井筒内存在工作流体过载或冷却系统故障所致。
这可能会导致气井设备的损坏和生产能力的下降。
我们建议进行相关设备的检修和维护。
5. 改进方案基于以上的分析结果，我们提出以下改进方案：•井筒清理：对井筒进行定期的清理，以保持井内无堵塞物，提高气井的生产能力。
•设备维护：对气井设备进行定期维护和检修，以确保设备正常运行，降低故障率，提高生产效率。
•冷却系统改进：改进井筒冷却系统，以降低井口温度，避免设备过热造成的问题。
•生产计划调整：根据气井的实际情况，适当调整生产计划，提高生产效率，并避免过度开采导致气井产能下降。
6. 结论通过对XYZ气井的分析，我们发现存在一些问题，如井筒堵塞和井口温度过高。
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skin
1.29 103 qscT kh
S
（5－17）
调研学习
19
一、稳定状态流动达西公式
或
p2 skin
1.291103 qscT Z
kh
S
（5－18）
降表皮效应产生的压降合并到总压降中，则稳 定流动达西产能公式为
qsc
774.6khrw
（5－19）
调研学习
r ln
rw
（5－10）
在r
re时，＝ e
qsc
774.6kh( e
T ln re
wf
)
（5－11）
r 调研学习 w
12
一、稳定状态流动达西公式
e wf
1.291103 qscT kh
ln re rw
（5－12）
目前，气田上仍习惯于用压力。如取平均压力
p ( pe pwf ) / 2 用p去求和Z ，并认为在积分范围内式常数，则
第五章 气井产能分析与设计
调研学习
1
本章学习的主要内容
✓稳定状态流动的气井产能公式 ✓拟稳定状态流动的气井产能公式 ✓气井产能经验公式 ✓气井产能试井工艺 ✓完井方式对气流入井的影响
调研学习
2
基本概念
产能：指一定回压下的气井供气量。 产能试井：地层压力一定，以不同的井底流动压力 测试气井的产气量，也称回压法试井。
调研学习
3
第一节 稳定状态流动的气井产能公式
一、稳定状态流动达西公式 二、非达西流动产能公式
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4
一、稳定状态流动达西公式
为了建立气体从边界流到井底时流入气量与生 产压差的关系式，首先，讨论服从达西定律平面径 向流。
如图5－1，设想一水平、等厚、均质的气层， 气体径向流入井底。
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一、稳定状态流动达西公式
一、稳定状态流动达西公式
Alhussaing和Ramey提出的拟压力定义式为
2 p p dp
p0 Z
（5－6）
所以
2
p pwf
p dp 2
Z
p p0
p dp 2
Z
pwf p0
p dp Z
wf
（5－7）
调研学习
10
一、稳定状态流动达西公式
实际工作中，Ψ可根据天然气的物性资料，用 数值积分法或其他方法求得
Hawhins将表皮系数表示为
S ( k 1) ln ra
ka
rw
（5－16）
调研学习
18
一、稳定状态流动达西公式
分析ra和rw范围内，渗透率变化前后拟压力差的
变化，可以导出S引起的拟压力降 skin
skin
1.291103 qscT kh
ln
ra rw
k
ka
1
由Hawkins对S的定义不难得出
或直接查函数表 f ( ppr ,Tpr )
使用拟压力概念，式（5－5）可写为
774.6kh Tqsc
(
wf
)
ln
r rw
（5－8)
调研学习
11
一、稳定状态流动达西公式
式（5－8）还可以写为下面各式
qsc
774.6kh( wf
T ln r
)
rw
（5－9）
wf
1.291103 qscT kh
如果把井底附近渗透率没有任何变化时作为基线
调研学习
16
一、稳定状态流动达西公式
那么井底受污染相当于引起一个正的附加压降，井底 渗透性变好相当于引起一个负的附加压降，如图5－2 所示。
图5-2 井调研底学习正负压降
17
一、稳定状态流动达西公式
从图5－2可以看出，无论是钻井液污染对井底 附近岩层渗透性造成的伤害，或是酸化对它的改善， 都仅限于井壁附近很小的范围。形象的描述这种影 响，称之为表皮效应，用表皮系数S度量其值。
11.2064 104 m3 / d
调研学习
15
一、稳定状态流动达西公式
以上公式都把整个气层视为均质，从外边界到井 底的渗透率没有任何变化。实际上，钻井过程的钻井 液污染，会使井底附近气层的渗透率变坏，当气体流 入井底时，经过该地段就要多消耗一些压力；反之， 一次成功的解堵酸化，有可能使井底附近气层的渗透 性变好，当气体流入井底时，经过该地段就可以少消 耗一些压力。
qr
qsc Bg
qsc
psc Z T sc sc
ZT p
（5－2）
将（5－1）代入（5－2），分离变量得
2 khTscZsc pdp dr
qsc pscT Z
r
调研学习
（5－3）
8
一、稳定状态流动达西公式
对于稳定状态流动，外边界压力恒定，各过水
断面流量不变，用标准状态下气井产气量qsc置换 （5－3）式中的qr，并对（5－3）式积分，得
20
一、稳定状态流动达西公式
（5－5）可以简化为
774.6kh 2 p pdp ln r （5－13）
qscT Z pwf
rw
调研学习
13
一、稳定状态流动达西公式
同理可得出
qsc
774.6kh( pe2
T Z ln
re
pw2 f
)
rw
（5－14）
pe2 pw2f
1.291103 qscT Z
kh
ln re rw
khTscZsc 2 p p dp r dr
qsc pscT
Z pwf
r rw
（5－4）
取 Tsc 293k, psc 0.101325MPa，同时采用目前气田
上实际使用的单位制。式（5－4）可以写为
774.6kh p p
r
2
dp ln
qscT
Z r pwf
调研学习
w
（5－5）
9
（5－15）
式（5－14）可以认为是式（5－11）的近似值， 两者都是气体稳定流动的达西产能公式，简称气体
平面径向流方程。
调研学习
14
一、稳定状态流动达西公式
例5－1 气井数据如下：h 9.144m, pe 31.889MPa,
pwf 16.548MPa， g 0.76, 0.027mPa • S,T 395.6K ,
k 1.5103 m2, Z 0.89, re 167.64m, rw 0.1015m, 假设
气井流动符合达西流动条件，求产气量。
解：
qsc
774.6kh(
TZ
pe2 ln
re
pw2 f
)
rw
774.61.5 9.144(31.8892 16.5482) 395.6 0.027 0.89 ln 167.64 0.1015
图 5－1 平面径向流模型
调研学习
6
一、稳定状态流动达西公式
服从达西定律的气体平面径向流，仍采用原来 的混合单位制，则基本微分表达式为
qt
k(2 rh)
dp dr
（5－1）
根据连续方程
q 1q1 2q2 常数
调研学习
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一、稳定状态流动达西公式
和偏差系数气体状态方程
pM
ZRT
可将半径r处流量qr折算为标准状态下的流量qsc