气井涡流工具排水采气机理研究与参数优化

发布时间：2018-06-29 01:54

本文选题：涡流工具 + 数值模拟　；参考：《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文

【摘要】：气田开发过程中,含水率不断上升,造成气井井筒积液甚至水淹停喷。涡流工具的应用有利于井筒流体的流态由紊流转变为螺旋状涡流层流,减少了井筒流体的能量损耗,提高气体携液效率,延长自喷带液生产期。目前涡流工具排水采气机理研究和工艺设计的理论缺乏和现场应用主要凭经验等问题严重影响到涡流工具的使用效益。针对这些问题,采用理论分析、实验研究与数值模拟研究相结合的方法,进行涡流工具作用机理和效果的分析与评价、工具结构参数的优化以及涡流携液举升设计。基于国内外气井内临界携液流速计算模型的研究与分析,认为现有模型未能描述液滴间聚并及其对临界携液流速的影响,并对现有模型进行修正,提高了气井临界携液流速计算模型的精度;同时,分别研究建立垂直气井与定向气井加装涡流工具条件下临界携液流速计算模型,对比分析了垂直气井与定向气井条件下有无加装涡流工具的气井临界携液流速,结果表明,涡流工具能够明显降低气井临界携液流速,提高气井携液能力。基于几何与动力相似理论,研制气井生产模拟实验装置,实验评价涡流工具作用效果研究涡流工具的作用机理,验证加装与未加装涡流工具条件下气井临界携液流速计算模型。结果表明,气井井筒加装涡流工具后能够有效提高气井的携液能力,相同气量下平均提高携液量23%,平均降低井筒流体流动压降18%,降低临界携液流速19%;未加装涡流工具垂直气井临界携液流速计算模型的相对误差为11%,加装涡流工具垂直气井临界携液流速计算模型的相对误差为12%,加装涡流工具定向气井临界携液流速计算模型的相对误差为12%。实验研究了槽深与槽宽对气井携液影响,结果表明,槽宽越小,越小对携液越有利。槽深有最佳值,随着槽深减小,携液量先增加,后减小。基于FLUENT数值模拟模型的正确性验证,研究得到涡流工具结构参数和气井生产参数(包括槽深、槽宽、导程、导程数、螺旋槽截面、顶角角度、气液比和入口流速等)对工具作用效果的敏感性,结果表明,槽深越小,槽宽越窄,导程越长,导程数越大,入口流速越大,气液比越小,分离效果增强,气体流速增量越大,携液分离效果越好;螺旋槽界面和顶角角度对工具作用效果影响微弱。利用正交试验对不同气液条件和工具结构参数的携液效率进行了数值模拟研究,得到了不同气液条件下工具最优结构参数表和工具参数对出口速度影响显著程度表。基于优化后涡流工具最优参数表和气井涡流携液举升工艺优化设计方法,编制“气井涡流携液举升工艺参数优化设计软件”,对涡流工具在气井内最佳位置、涡流工具参数、气井生产油管管径进行了优化,软件计算结果显示,涡流工具最佳作用位置一般在气层出口处,涡流工具能够通过改变流型有效降低井筒流体流动压降,研究的理论与研发的软件能够为涡流工具的现场实践提供理论支持和技术保障。
[Abstract]:Based on the research and analysis of the calculation model of the critical carrier liquid flow rate in the gas well , it is concluded that the existing model can obviously reduce the flow velocity of the fluid in the well bore and improve the fluid carrying capacity of the gas well . The results show that the smaller the depth of the groove , the narrower the channel width , the longer the flow rate , the better the gas - liquid ratio , the better the separation effect , the better the gas - liquid ratio , the better the gas - liquid ratio , the better the separation effect , the better the gas - liquid ratio , the better the gas - liquid ratio , the better the vortex tool parameter and the gas - well production tubing diameter . The software can provide theoretical support and technical support for the field practice of the vortex tool by changing the flow pattern and effectively reducing the fluid flow pressure drop of the wellbore .
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE37

【参考文献】