油田低产气井涡流排水采气技术研究

发布时间：2017-08-24 10:23

  本文关键词：油田低产气井涡流排水采气技术研究

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【摘要】：随着国内油气田进入深入开发阶段,地层的能量越来越小,使得地下的天然气能够携带液体的能力越来越差。当天然气体的速度下降到托举液体至地面所需的临界速度以下时,井筒中液体所受到的托举力不足以将它带出井口,则液体开始会以液滴的形式积聚在井筒底部,逐渐融合为积液。当积液到达一定程度时,会使天然气井的产量急剧下降,甚至停产。为了能够继续开采井下天然气,需要采取措施将井底的积液排出。而传统的排水工艺,需要注入额外的能量,极大的增加了开采的成本。因而发展了具有效率高、污染小、成本低等特点的涡流排水采气工艺。涡流排水采气工艺的功能主要是由一个带有螺旋线的涡流工具来实现的。涡流工具的参数对井下的气液分离效果有很大的影响。主要研究涡流工具的参数(中心体直径、旋向、导程、螺旋角、螺旋线高度、螺旋线宽度等)对不同的井下工况(气液比、流速等)的分离效果的影响。通过计算机仿真技术,模拟工具螺旋角为45°、50°、55°、60°,在气液比是1：5000、1：10000和1：20000,井下压力为2.5MPa和6.5MPa,混合流速为2m/s到10m/s之间的情况下,气液的分离效果和规律。然后分别对中心体为51mm、52mm、53mm,螺旋线宽度为2mm、4mm、6mm,螺旋线高度为3mm、4mm,1倍导程和2倍导程,螺旋线为左旋和右旋等参数,在同上的工况下进行数值模拟。通过对模拟结果的分析发现50°和55°对以上工况的分离效果较好。大的中心体直径更适用于低产量的气井。螺旋线的宽度和高度分别适应于不同的流速范围。而螺旋线的导程倍数和旋向对分离效果影响不大。然后通过室内涡流模拟实验,来验证计算机的模拟结果和得出的规律。选用不同参数组合成的6个涡流工具进行模拟实验,测量试验数据,然后对比模拟数据,以验证计算机的模拟结果。
【关键词】：涡流工具 排水采气工艺 Fluent数值模拟 实验分析
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE377
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 概述10
• 1.2 研究的背景10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.4 本文的研究内容14-15
• 第2章 气井井筒内积液及排水采气的问题15-30
• 2.1 积液形成的原因15
• 2.2 井筒内积液诊断15-24
• 2.2.1 气井井底积液原理分析16-22
• 2.2.2 气井井底积液的判别方法22-24
• 2.3 天然气井的排水采气工艺24-30
• 第3章 气液两相流理论及数理方程30-42
• 3.1 气液两相流流型分析30-38
• 3.1.1 气液两相流流型的类别30-31
• 3.1.2 气液两相流的基本参数31-35
• 3.1.3 气液两相流流型的判别及流型转换35-38
• 3.2 多相流模型38-42
• 3.2.1 多相流连续介质力学模型39-40
• 3.2.2 多相流模型的选择40-42
• 第4章 涡流工具气液两相流数值模拟42-77
• 4.1 CFD的介绍42-43
• 4.2 涡流工具的数学模型建立43-51
• 4.2.1 几何模型的建立43-45
• 4.2.2 确定计算模型45-48
• 4.2.3 参数的设定48-51
• 4.3 涡流工具作用机理及效果分析51-58
• 4.3.1 涡流排水采气机理51-52
• 4.3.2 涡流工具段流场分布52-55
• 4.3.3 涡流工具段压力场分布55-57
• 4.3.4 涡流工具对携液能力分析57-58
• 4.4 螺旋角对涡流工具效果的影响58-63
• 4.5 中心体直径对涡流工具效果的影响63-66
• 4.5.1 中心体直径51mm模拟结果63-64
• 4.5.2 中心体直径52mm模拟结果64-65
• 4.5.3 中心体直径53mm模拟结果65-66
• 4.6 螺旋线结构对涡流工具效果的影响66-71
• 4.6.1 螺旋线宽度对涡流工具效果的影响67-69
• 4.6.2 螺旋线高度对涡流工具效果的影响69-71
• 4.7 螺旋线导程对涡流工具效果的影响71-75
• 4.7.1 油管压力6.5MPa71-73
• 4.7.2 油管压力2.5MPa73-75
• 4.8 螺旋线旋向对涡流工具效果影响75-77
• 第5章 涡流工具室内实验77-86
• 5.1 实验设备77-78
• 5.2 实验工具的参数、目的及内容78-79
• 5.2.1 实验工具参数78
• 5.2.2 实验目的78-79
• 5.2.3 实验内容79
• 5.3 实验结果分析79-86
• 第6章 结论与展望86-88
• 6.1 结论86
• 6.2 展望86-88
• 参考文献88-90
• 致谢90-91
• 攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文91-92

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本文编号：730759