【摘要】：本論文針對(duì)煤層氣開采中由于部分煤粉顆粒未能被攜帶出井筒外而淤積井筒底部的問(wèn)題,從理論上分析了煤粉顆粒沉降特征,開展了直井井筒桿管環(huán)空(抽油桿與油管間的環(huán)空)內(nèi)流體攜煤粉運(yùn)移規(guī)律、套管環(huán)空(油管與套管間的環(huán)空)內(nèi)煤粉沉降規(guī)律的數(shù)值模擬研究,并分析了流場(chǎng)內(nèi)煤粉顆粒沉降末速度與井液流動(dòng)速度的關(guān)系。本文主要內(nèi)容如下:(1)理論上分析了直井井筒桿管環(huán)空內(nèi)的流體狀態(tài)及煤粉顆粒運(yùn)移的力學(xué)模型,基于此建立了煤粉運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性物理模型,對(duì)比分析了離散相模型、VOF模型、混合物模型和歐拉模型的優(yōu)缺點(diǎn)及使用限制條件,并結(jié)合流體攜帶煤粉流動(dòng)過(guò)程與靜液內(nèi)煤粉干涉沉降過(guò)程的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),優(yōu)選了二者的模擬方法。(2)實(shí)現(xiàn)了桿管環(huán)空三維模型內(nèi)顆粒粒徑、液相入流速度、液相粘度三項(xiàng)因素對(duì)流體攜帶煤粉運(yùn)移規(guī)律影響的仿真模擬,并探討了液相流動(dòng)速度與煤粉沉降末速的關(guān)系。仿真分析結(jié)果表明:顆粒粒徑的減小與液相入流速度的增大,可使排出的煤粉量增大;隨液相粘度的減小環(huán)空內(nèi)煤粉攜帶率有較小增大趨勢(shì),但變化尚不明顯,可忽略實(shí)際生產(chǎn)中粘度對(duì)煤粉排出的影響。綜上認(rèn)為,控制顆粒粒徑盡可能小,并將液相入流速度增大,可提高流體攜帶煤粉的能力。(3)建立了套管環(huán)空內(nèi)單個(gè)煤粉顆粒沉降速度模型與煤粉干涉情況下顆粒沉降末速模型。將理論計(jì)算與模擬計(jì)算所得沉降末速的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,得出理論公式方法具有一定可靠性。本文研究成果系統(tǒng)的揭示了直井井筒內(nèi)煤粉運(yùn)移規(guī)律,并根據(jù)模擬結(jié)果提出了攜帶率大于沉降率的臨界煤粉顆粒粒徑與臨界液相入流速度,給出了適宜煤粉排出的粒徑、入流速度的參數(shù)范圍。對(duì)提高煤層氣產(chǎn)出效益、指導(dǎo)國(guó)內(nèi)煤層氣大規(guī)模商業(yè)化開采有著重要意義。
【圖文】：

東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文柱狀或塊狀，兩者原生煤粉存在量較少，后期可產(chǎn)生次生煤粉；碎粒煤的破壞狀脫落，呈粒狀，大小由煤的破壞程度決定，存在較多原生煤粉，后期易產(chǎn)生；片煤與鱗片煤[17]屬于片狀剝落，片煤呈薄片狀，所含原生煤粉較少，后期薄易產(chǎn)生次生煤粉，鱗片煤呈鱗片狀，與片煤相比其原生煤粉較多，后期易產(chǎn)生。

圖 1.2 直井井筒氣液兩相流流動(dòng)形態(tài)響流型的因素有很多，主要有以下四個(gè)方面，各相流體流量、流體的物理性質(zhì)傾角[24]。目前，各國(guó)學(xué)者對(duì)流型的識(shí)別進(jìn)行了大量研究，，流型的識(shí)別主要有兩關(guān)系式法和流型圖法[25-28]。關(guān)系式法是利用兩相流流動(dòng)的參數(shù)如質(zhì)量含氣率、率、壓降等，并結(jié)合流型轉(zhuǎn)變的機(jī)理得到的關(guān)系式；流型圖法是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)建立經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)判別式，根據(jù)公式繪制判別圖，這樣的判別圖確定大致。流型圖法應(yīng)用較為廣泛，其中 Baker[29]流型圖和 Mandhane[30]流型圖具有代，同時(shí)休惠特（Hewitt）[31,32]提出了垂直上升管氣液兩相流流型判別法，為井型判別上奠定了基礎(chǔ)，如下圖 1.3、1.4、1.5。1）Baker 流型判別圖法aker 流型圖為二元，其坐標(biāo)為流動(dòng)參數(shù)或組合參數(shù)，該圖的縱坐標(biāo)以gGA 表示以lgGG 表示。其中 、 解析式如下：
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE37

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 袁遠(yuǎn);曹代勇;朱學(xué)申;魏迎春;;韓城區(qū)塊煤層氣井煤粉產(chǎn)出影響因素及規(guī)律研究[A];中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要匯編——S13石油天然氣、非常規(guī)能源勘探開發(fā)理論與技術(shù)分會(huì)場(chǎng)[C];2013年

本文編號(hào)：2679678