涡流工具在天然气井井底排水釆气中的应用研究

【摘要】：气井积液问题严重影响了天然气的有效开采。传统排水采气工艺在进行举升、处理和注入过程中消耗了大量的能量并且大大增加了采气成本,更是对环境造成了严重的污染。涡流工具是一种结构简单、体积小、效率高的排液工具。鉴于目前涡流工具排水采气工艺设计理论缺乏、现场应用主要凭经验等问题,基于气液两相流理论基础,采用数值模拟研究方法,建立气液分离的数学模型,应用Fluent数值模拟软件,模拟分析液滴直径、日产气量、井底进液量及涡流工具的结构参数对涡流工具排水采气效果的影响。研究表明,气井井筒加装涡流工具后能够有效提高气井的携液能力;液滴直径直接影响气井临界携液流速,液滴直径越大,涡流工具提高携液效果越明显液滴直径大于0.09mm时,涡流排水采气工艺可提高携液20%以上;涡流工具对于提高排水采气的效果有一个最佳适用产气量,模拟得出日产气104m3/d时,排液效果最佳。当产气量超过一定值时,普通气井不依靠涡流工具也能完成排液;涡流工具螺旋段长度及螺距对气体流经涡流工具压能损失起重要作用,特别是螺距小于63.5mm时,其对涡流工具排水采气效果作用显著。上述研究结果,为涡流工具有效解决气井积液提供理论支持,具有重要的现场应用指导价值。 【关键词】：涡流工具 气井积液 Fluent 携液效果 数值模拟
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE93;TE37
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第1章 前言9-15
• 1.1 气井积液9-10
• 1.2 传统排水采气工艺10-11
• 1.3 井下排水采气技术发展现状11-12
• 1.4 气、液两相流动研究进展12-14
• 1.5 液滴碰撞团聚的发展现状14-15
• 第2章 气、液两相流基本理论15-31
• 2.1 气、液两相流动特点和处理方法15
• 2.2 气、液两相流动的基本参数15-18
• 2.3 气液两相流动模型18
• 2.4 均相流动模型18-21
• 2.5 分相流动模型21-23
• 2.6 漂移流动模型23-24
• 2.7 铅直气液两相管流24-31
• 2.7.1 流动形态及其特点24-26
• 2.7.2 阻力系数法26-31
• 第3章 涡流工具在井中应用31-38
• 3.1 天然气井筒积液诊断31-35
• 3.1.1 天然气井底积液推断原理31-33
• 3.1.2 天然气井底积液判断方法33-35
• 3.2 气、液两相流流型35-37
• 3.3 涡流工具结构及工作原理37-38
• 第4章 涡流工具内气液两相流场的数值模拟38-47
• 4.1 气液两相流计算模型38-42
• 4.1.1 基本假设38
• 4.1.2 湍流模型38-40
• 4.1.3 多相流模型40-41
• 4.1.4 边界条件假设及数值求解方法41-42
• 4.2 涡流工具气液两相流场数值模拟42-44
• 4.2.1 几何模型42
• 4.2.2 物理模型42-44
• 4.3 基本方程44-46
• 4.4 模型所需的数值求解方法46-47
• 第5章 基于SolidWorks的涡流工具模型的建立47-52
• 5.1 SolidWorks软件介绍47-49
• 5.2 涡流工具三维模型的建立及结构简化49-50
• 5.3 变结构参数涡流工具模型的建立50-52
• 第6章 不同工况及结构参数条件涡流工具模拟结果分析52-69
• 6.1 模拟的目的及意义52
• 6.2 天然气井井底工况对涡流工具排水采气的影响规律研究52-57
• 6.3 天然气井生产参数对涡流工具排水采气的影响规律研究57-61
• 6.3.1 日产气能力对涡流工具排水采气效果影响规律的研究57-59
• 6.3.2 井底进液量对涡流工具排水采气效果影响规律的研究59-61
• 6.4 涡流工具的结构参数对涡流工具排水采气的影响规律研究61-69
• 结论69-70
• 参考文献70-73
• 发表文章目录73-74
• 致谢74-75

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