涡流工具在天然气井井底排液中的应用

【摘要】：随着油田生产开发的深入，我国部分油田已进入中、高含水开采阶段，天然气生产其含水率的上升速度逐年加快，气井采气过程中常出现气水同产的现象，气井产水量的不断增加对天然气生产构成严重威胁。并且井筒内存在少量的液体就可增加气井产层的回压，井底积液造成气井产气量的减少甚至停产，严重影响着气田的高效开发，降低了气井开采期和气藏的最终采收率。因此必须处理好气藏产出水。其有效措施之一就是在井下安装气液分离器，进行气液分离，对井下气液分离技术中的关键部件井下气液分离器的研究，是整个系统的设计方法的研究的必要前提，但目前国内外对井下气液分离器的性能预测、结构设计、工况选择等相关理论的研究都还很不完善，因此对气液分离器的结构进行系统的分析，找出分离器气液分离效率的影响因素，为分离器结构的优化设计提供依据，开发出新型高效的气液分离器提高气液分离效率，进而提高系统效率和经济效益，具有较好的实际应用价值。本文在气液两相流理论的基础上，对井下气液分离器之一涡流工具的气液分离效果进行探索性研究，建立以气相为连续相、液相为分散相的三维流动模型，运用计算流体动力学软件FLUENT，采用二阶非定常求解器，对涡流工具的分气效果进行数值模拟。对其结构尺寸进行优化，在进行多组模拟数据比较的情况下，得到气液比为1:1000时，螺旋角度为50度时分气效果较好。本文的研究成果可为实际生产中分析涡流工具气液分离效率、优化涡流工具结构尺寸提供理论依据，为提高井下气液分离效果奠定理论基础。 【关键词】：涡流工具 分离效率 气液两相 FLUENT 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】：2012
【分类号】：TE377
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究的目的和意义9-10
• 1.2 目前国内外发展现状10-15
• 1.3 本文的研究内容15-16
• 第二章 涡流工具在天然气井中的应用16-26
• 2.1 天然气井的积液问题16
• 2.2 天然气井筒积液诊断16-21
• 2.2.1 天然气井底积液推断原理17-19
• 2.2.2 天然气井底积液判断方法19-21
• 2.3 天然气井内气液两相流流型21-23
• 2.4 排水采气工艺23-24
• 2.4.1 传统的排水采气工艺23-24
• 2.4.2 现代的排水采气工艺24
• 2.5 涡流工具结构及工作原理24-26
• 2.5.1 涡流工具的结构24-25
• 2.5.2 涡流工具工作原理25-26
• 第三章 气液两相流基本理论26-42
• 3.1 气液两相流动的特点及处理方法26
• 3.1.1 气液两相流动的特点26
• 3.1.2 气液两相流的处理方法26
• 3.2 气液两相流动的参数26-29
• 3.2.1 流量26
• 3.2.2 流速26-27
• 3.2.3 滑差和滑动比27
• 3.2.4 含气率和含液率27-28
• 3.2.5 混合物的密度28-29
• 3.3 气液两相流动模型29
• 3.4 均相流动模型29-32
• 3.4.1 均流模型的基本方程式29-30
• 3.4.2 均流模型压力梯度的微分方程式30
• 3.4.3 均流模型简化压差计算式30-31
• 3.4.4 两相介质的平均粘度31-32
• 3.5 分相流动模型32-34
• 3.5.1 分流模型建立的条件32
• 3.5.2 分流模型的基本方程式32-33
• 3.5.3 分流模型的压差计算式33-34
• 3.5.4 分流模型的简化压差计算式34
• 3.6 漂移流动模型34-36
• 3.7 铅直气液两相管流36-42
• 3.7.1 流动形态及其特点36-37
• 3.7.2 阻力系数法37-42
• 第四章 涡流工具内气液两相流场的数值模拟42-56
• 4.1 气液两相流求解方法42-45
• 4.1.1 基本条件假设42
• 4.1.2 湍流模型42-44
• 4.1.3 多相流模型44-45
• 4.1.4 边界条件假设45
• 4.1.5 数值求解方法45
• 4.2 涡流工具气液两相流场模型的建立45-50
• 4.2.1 几何模型46
• 4.2.2 物理模型46-47
• 4.2.3 基本方程47-49
• 4.2.4 模型所需的数值求解方法49-50
• 4.3 数值计算及结果分析50-56
• 4.3.1 涡流工具运行参数可行性假设50
• 4.3.2 数据对比分析50-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 发表文章目录60-61
• 致谢61-62
• 详细摘要62-69

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