【摘要】：由于煤層地質(zhì)條件、排采方式和井下作業(yè)等各種因素,煤粉不可避免地沉積在煤層氣井筒。淤積過多的煤粉會影響氣和水流動,同時也可能造成井筒堵塞,發(fā)生卡泵和埋泵等問題,影響煤層氣井的連續(xù)生產(chǎn)。本論文針對煤層氣井排采過程中水平井筒煤粉未被攜帶至井筒出口而淤積在井筒的問題,基于攜煤粉理論,采用Fluent軟件數(shù)值模擬方法,研究水平井筒氣水兩相攜煤粉流動規(guī)律,主要完成了三個方面的工作:(1)簡化了水平井筒流型并優(yōu)選了數(shù)值模擬方法。排水降壓階段產(chǎn)氣量小,忽略氣體對攜煤粉的影響,氣水兩相攜煤粉流動簡化為水攜煤粉兩相流動;穩(wěn)產(chǎn)階段產(chǎn)水量少,不考慮水對攜煤粉的影響,氣水兩相攜煤粉流動簡化為氣攜煤粉兩相流動;衰減階段看作是氣攜煤粉兩相流動。對比歐拉-歐拉和歐拉-拉格朗日數(shù)值模擬方法的特點及適用性,優(yōu)選了基于歐拉-拉格朗日數(shù)值模擬方法的相間耦合離散相模型,為接下來的數(shù)值模擬做好準備。(2)開展了水平井筒水攜煤粉流動規(guī)律的數(shù)值模擬,得到了產(chǎn)水量、煤粉質(zhì)量分數(shù)和煤粉粒徑三個因素對水平井筒截面含煤粉濃度、煤粉水平速度和煤粉沉降速度的影響規(guī)律,給出了影響水平井筒水攜帶煤粉的主次因素順序。結果表明:煤粉粒徑是影響水攜帶煤粉流動至井筒出口的主要因素,煤粉粒徑越小,水攜帶煤粉能力越強。因此,在煤層氣排水降壓階段添加分散劑盡量避免煤粉凝聚,形成大粒徑煤粉,有利于解決由于煤粉未被攜帶出井筒而引發(fā)的生產(chǎn)問題。(3)開展了水平井筒氣攜煤粉流動規(guī)律的數(shù)值模擬,得到了產(chǎn)氣量、煤粉體積分數(shù)和煤粉粒徑三個因素對水平井筒截面含煤粉濃度、煤粉水平速度和煤粉沉降速度的影響規(guī)律,給出了影響水平井筒氣攜帶煤粉的主次因素順序。結果表明:產(chǎn)氣量是影響氣攜帶煤粉的主要因素,產(chǎn)氣量越大,煤粉越容易被攜帶至井筒出口。在煤層氣穩(wěn)產(chǎn)階段盡可能保持較高的穩(wěn)定產(chǎn)氣量,有助于煤粉以懸浮的方式排出井筒。本論文研究結果揭示了不同排采階段水平井筒煤粉的流動規(guī)律,對指導煤層氣井的排采制度和降低煤層氣的開采成本具有重要意義。
【圖文】：

圖 1-1 水平管氣固兩相流型圖煤層氣井控制煤粉產(chǎn)出研究現(xiàn)狀前，控制煤層氣井煤粉產(chǎn)出有 2 種途徑：一方面，根據(jù)煤粉產(chǎn)出程中，盡量減少煤粉的產(chǎn)生；另一方面，采取防煤粉的措施避免國內(nèi)外學者做了如下研究：09 年，陳振宇[18]根據(jù)煤粉產(chǎn)出機理，研究了煤粉產(chǎn)出對產(chǎn)能的影，在水平鉆井和壓裂射孔過程中，控制煤粉產(chǎn)出的有效方法是避煤粉泵和高圓度支撐劑。10 年，Denise[19]提出了防煤粉的方法，在螺桿泵入口接上防砂尾入泵筒，減少發(fā)生卡泵事故的頻率。11 年，劉升貴[20]等人采用理論分析和現(xiàn)場試驗相結合的方法，，提煤粉，能夠減少卡泵發(fā)生的次數(shù)，延長檢泵周期。2012 年，基于據(jù)，提出了極限煤粉濃度管控的方法可以減少卡泵的次數(shù)[21]。2數(shù)，結合現(xiàn)場排采數(shù)據(jù)，得到了頻繁卡泵發(fā)生在排水降壓初期012 年，曹立虎[23-24]采取物理模擬實驗的方法研究煤粉在水平井

東北石油大學碩士研究生學位論文第二章 水平井筒攜煤粉理論主要介紹煤層氣排采的三個階段，針對不同排采階段的特點，簡化水。根據(jù)簡化的流型，分析單個煤粉的受力情況，建立煤粉運動的力學煤粉流動條件和氣攜煤粉流動條件。為了給第三章水攜煤粉數(shù)值模擬煤粉數(shù)值模擬研究做好鋪墊，從理論上優(yōu)選出數(shù)值模擬方法。平井筒流型簡化層氣排采過程中，氣水兩相攜煤粉流型復雜，有必要根據(jù)煤層氣不同簡化水平井筒流型。煤層氣排采可以分為三個階段：排水降壓階段、段[44]，如圖 2-1 所示。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE37

【參考文獻】

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本文編號：2597369