排水采气涡流工具优化设计与仿真

发布时间：2017-03-23 13:16

  本文关键词：排水采气涡流工具优化设计与仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着气田的开发,产水现象日益明显,为了解决这一问题油田现场需要针对低产出水气井进行新技术的开发。低产气井随着开采过程的进行,井底压力会降低。当气体流速低于临界流速时,井底积液不能携带至地面,水在井筒中越积越多,形成所谓的积液,抑制了井底的压力,使得气井排水更加困难,如果不及时处理,气井就有报废的可能。目前,针对气井积液问题有很多的处理工艺,比如速度管柱、柱塞气举、泡沫排水、有杆泵抽水、气举排水和电潜泵排水等,但是对于低压低产气井这些工艺具有局限性,涡流工具可以改变气液混合物的流态,让紊流变为层流、降低临界携液流量、降低油管压差。涡流排水采气工艺,属于机械排水采气中的一种,具有使用方便,成本低,针对这一问题的出现有较好的适用性。在苏里格气田、蜀南气田、大庆气田等地区,涡流工具有很好的应用前景。本文在涡流流动规律理论为基础的前提下,设计并建立了2-7/8涡流工具的三维模型和三维流道模型。对两相流所涉及的物性参数进行了分析,给出了计算公式,结合苏里格气井现场实际工况,设置涡流工具流场进口边界条件。针对螺旋带升角、螺旋带内径、螺旋带外径不同参数组合下的16种涡流工具模型,分别对其螺旋带区域进行流场数值仿真,揭示了气液混合物经过涡流工具的流场分布及排液现象,得出螺旋带升角、螺旋带内径、螺旋带外径三个因素分别对涡流工具排液效果的影响规律。(1)通过研究发现,随着螺旋角的增大,排液能力先增强,后减弱。随着螺旋带内径的增大,排液能力先减小后增大,随着螺旋带外径的增大排液能力逐渐减小。同时得到,螺旋角对液滴的轴向速度和其与管壁的粘附力影响较大,螺旋带的内、外径对气液混合物的旋流强度和局部阻力损失影响也较大。(2)通过正交仿真分析,采用三因素四水平,对涡流工具结构参数进行了优选,然后通过仿真模型进出口的总压降对优选出的尺寸进行了验证。(3)对模拟参数进行的换算即把工程中常用的参量转换成模拟中有效的参数,通过对比在不同气液比和不同速度下的进出口持液差值率,得出结论：随着气液比的增大,持液差值率逐渐降低,持液差值率越小,说明排出的液相越多,则该气液比越容易实现排液；对同一管径而言,井底流速越高,涡流工具排液的效果越好。因此,涡流工具适合于在高气液比和井底流速高的工况。本文的研究成果可为涡流工具排水采气工艺的推广应用提供一定的借鉴和参考。
【关键词】：排水采气 涡流工具 数值仿真 正交试验
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE93
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-18
• 1.3 研究主要内容18-20
• 第2章 涡流工具流场边界条件计算20-30
• 2.1 天然气物性参数分析20-22
• 2.2 涡流管内气液两相相关参数计算22-24
• 2.3 进口边界条件计算24-27
• 2.4 实例计算27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 涡流排水采气工具流场仿真30-58
• 3.1 涡流工具的基本结构与原理30-31
• 3.2 涡流理论31-34
• 3.3 多相流理论34-43
• 3.4 涡流工具边界条件43-45
• 3.5 涡流工具几何模型45-49
• 3.6 数值计算结果及分析49-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第4章 涡流工具结构参数优选58-69
• 4.1 正交试验设计58-62
• 4.2 数值正交试验研究62-64
• 4.3 涡流结构参数对排液效果影响规律研究64-67
• 4.4 涡流工具优选尺寸验证67-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 井底因素对涡流管柱适应性分析69-73
• 5.1 模拟参数的换算69-71
• 5.2 气液比对管柱适应分析71-72
• 5.3 速度对管柱适应分析72
• 5.4 本章小结72-73
• 第6章 结论及展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 个人简介80-81

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