天然气井用涡流工具排液采气的适用性研究

发布时间：2021-05-18 22:47

　　在天然气井的生产中后期,井底积液问题会随着时间延长逐渐变得严重,需要及时采取恰当的排液采气工艺来辅助气井排液,否则将造成死井。我国近几年从国外引入在井底安装涡流工具的排液采气工艺辅助气井生产,相比与常规的排液采气工艺,该工具具有结构简单、成本低、无污染、不改变管柱结构等优点,并且在国内外气田均取得了较好的现场试验效果。对于涡流工具的机理研究目前国内大多借助CFD流体模拟软件对流场进行模拟分析,但仅停留在涡流工具处于单一雾状流来流的稳态模拟,忽略了气井井筒内流体的实际流动情况和流态分布,导致对涡流工具的机理认识不清,并且对涡流工具在井下的安装位置尚不明确。本文将以流体力学、气液两相管流为理论,使用Fluent软件对垂直管内各流态流体经过涡流工具后的分布规律进行研究,解释了涡流工具的作用机理,确定涡流工具的适用范围,并对涡流工具的结构参数进行优化,最后确定涡流工具在井下的安装位置,为气井现场使用涡流工具提供理论依据。本文使用Fluent瞬态模拟方法对流体处于段塞流、搅动流和环状流时经过涡流工具前后的流场进行分析,结果表明,涡流工具的作用机理是对流体进行能量转化,将部分静压转化为动压,动压的... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 常用的排液采气工艺
    1.3 新兴的涡流排液采气工艺
        1.3.1 涡流技术的发展
        1.3.2 井下涡流工具的分类
        1.3.3 槽式涡流工具
    1.4 涡流排液采气工艺在国内外研究现状
        1.4.1 国内外现场试验研究
        1.4.2 国内外室内试验研究
        1.4.3 国内外理论研究
    1.5 本文研究内容
第二章 垂直管内气液两相流
    2.1 两相流特性参数
    2.2 垂直管内气液两相流流态
        2.2.1 泡状流
        2.2.2 段塞流
        2.2.3 搅动流
        2.2.4 环状流
    2.3 井筒内气液两相流
    2.4 小结
第三章 涡流工具流场数值模拟研究
    3.1 Fluent软件
    3.2 涡流工具数值模拟
        3.2.1 涡流工具流场几何建模
        3.2.2 网格划分
        3.2.3 物理模型设置
        3.2.4 边界条件设置
    3.3 模拟结果分析
        3.3.1 段塞流模拟结果
        3.3.2 搅动流模拟结果
        3.3.3 环状流模拟结果
    3.4 涡流工具辅助下气体的临界携液速度
    3.5 小结
第四章 涡流工具结构优化
    4.1 螺旋角优化
    4.2 槽深优化
    4.3 槽宽优化
    4.4 小结
第五章 气井积液分析
    5.1 气井积液的诊断方法
    5.2 基于液滴模型的临界携液速度
    5.3 基于液膜模型的临界携液速度
    5.4 小结
第六章 涡流工具的适用性分析
    6.1 气井生产情况分析
    6.2 气井井筒流态分析
    6.3 气井分析结果
    6.4 涡流工具下入位置的确定
    6.5 小结
第七章 结论与展望
    7.1 主要成果及结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：3194616