煤层气井管内环空中煤粉排出条件的研究

发布时间：2017-05-09 15:23

  本文关键词：煤层气井管内环空中煤粉排出条件的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文基于我国煤层特性和煤层气井排采工艺要求,分析了煤层破坏产生煤粉的因素。针对煤层气井出煤粉和排水量较低的特点,为防止抽吸到管内环空中的煤粉因沉积而出现埋泵现象,对进入管内环空中煤粉进行仿真分析,基于模拟分析结果,利用N-S方程参数化分析煤粉排出量及其影响因素,提出改变管内环空面积的结论;并根据煤层出煤粉和排液量较低的特性,探索间抽的工作制度。 根据煤体骨架破坏的条件,通过流体力学的方法研究了排采强度对煤储层压力和流体渗流量的影响。通过对煤粉在煤层孔隙中受力情况的研究,获得了煤粉在煤层孔隙中运移的条件,并得到煤储层流体渗流量与排出煤粉粒径和排出量的关系。 通过Fluent软件模拟管内环空中煤粉的移动规律,得到煤粉排出量与环空中流体速度的关系;在仿真的基础上,进一步利用N-S方程,结合煤粉在流体中的受力情况,参数化分析了煤粉排出量与排液量、排采参数的关系。基于分析结果,得出管内环空面积与煤粉排出量的关系,优化设计了接箍的外径,并提出了新的杆柱结构。 基于管内环空中煤粉沉积,以及排采泵阀口冲淤理论,合理设计了抽水机间抽时间,并得出间抽时间与煤粉粒径、浓度的关系。 通过研究发现,增大排液量和减小管内环空面积,有助于管内环空中煤粉的排出,减少卡泵和埋泵等现象的发生,达到提高检泵周期。
【关键词】：煤层气 出煤粉 管内环空 煤粉沉积 间抽
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TD84
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 本文研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外煤层气开采现状11-13
• 1.2.1 国外煤层气开发现状11-12
• 1.2.2 我国煤层气开发现状12-13
• 1.3 煤层出煤粉及管内环空中流体状态分析13-20
• 1.3.1 煤层排采特征13-15
• 1.3.2 排水采气对煤层气井出煤粉的影响15-17
• 1.3.3 管内环空中流体状态的分析17
• 1.3.4 固体颗粒流体两相流研究现状17-20
• 1.4 本文研究的主要内容20-21
• 第二章 煤层出煤粉机理分析21-37
• 2.1 煤层出煤粉机制21-22
• 2.2 煤储层流体方程的建立22-24
• 2.2.1 单相水流方程22-24
• 2.2.2 煤储层渗透率和孔隙度的分析24
• 2.3 排采强度对煤储层出煤粉的影响24-29
• 2.3.1 单相流渗透方程差分化25
• 2.3.2 单相流渗透方程线性化25-26
• 2.3.3 实例分析26-29
• 2.4 孔隙中煤粉受力及其启动条件的分析29-33
• 2.4.1 煤粉在储层孔隙中受力分析29-31
• 2.4.2 一定粒径的煤粉启动条件的分析31-33
• 2.5 煤层出煤粉量的分析33-35
• 2.6 本章小结35-37
• 第三章 基于 Fluent 的管内环空中煤粉移动规律分析37-48
• 3.1 单个煤粉的沉积特性分析37-40
• 3.1.1 煤粉沉积运动方程37-38
• 3.1.2 煤粉在静态流体中自由沉积速度的分析38-39
• 3.1.3 煤粉在流动的流体中沉积速度的分析39-40
• 3.2 煤粉群移动模型分析40-46
• 3.2.1 固液两相流方程的建立40
• 3.2.2 不考虑抽油杆接箍影响的煤粉群沉积分析40-42
• 3.2.3 考虑接箍影响的煤粉群沉积分析42-44
• 3.2.4 排采参数变化对煤粉排出量的影响研究44-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 基于 N-S 方程的煤粉沉积特性参数化分析48-57
• 4.1 N-S 流体运动方程的建立及求解48-49
• 4.2 煤层气排采泵的有效冲程计算49-53
• 4.2.1 静变形下有杆泵有效冲程计算49-51
• 4.2.2 考虑惯性载荷的有杆泵的有效冲程计算51-53
• 4.3 管内环空中煤粉速度分布分析53-54
• 4.4 基于N-S 方程的煤粉排出分析54-56
• 4.4.1 煤粉的受力分析及沉积末速计算54-56
• 4.4.2 煤粉在管内环空截面上的速度分布及排出条件分析56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 排采参数对煤粉排出影响的研究57-71
• 5.1 煤粉排出量与排采参数关系的分析57-58
• 5.1.1 较大排液量时煤粉排出与排采参数的关系分析57-58
• 5.1.2 较低排液量时煤粉排出与排采参数的关系分析58
• 5.2 接箍与油管间隙对煤粉排出量的影响分析58-60
• 5.3 抽水机悬点载荷计算60-65
• 5.3.1 上冲程时，抽水机悬点载荷计算60-63
• 5.3.2 下冲程时，抽水机悬点载荷计算63-65
• 5.4 新型抽油杆接箍对排煤粉排出的影响分析65-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第六章 基于煤粉沉积的间抽工作制度探索71-77
• 6.1 煤粉淤积机制71-72
• 6.2 抽水机停抽时间的分析72-76
• 6.2.1 泵阀打开机制72-73
• 6.2.2 基于一定粒径煤粉的抽水机间抽时间分析73-76
• 6.3 本章小结76-77
• 结论与展望77-79
• 1 主要结论77-78
• 2 论文中存在的不足及工作展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果83-84
• 致谢84

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杜厚余;王凤琴;杨苗;武铁岭;;回注水装置在煤层气井排采作业中的应用[J];长江大学学报(自然科学版);2013年08期

2 曹代勇;姚征;李小明;魏迎春;胡爱梅;宋波;;单相流驱替物理模拟实验的煤粉产出规律研究[J];煤炭学报;2013年04期

3 魏迎春;曹代勇;袁远;朱学申;姚征;周济;;韩城区块煤层气井产出煤粉特征及主控因素[J];煤炭学报;2013年08期

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本文编号：352765