本文關(guān)鍵詞：天然氣井下渦流工具旋流特性研究及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣藏中一般都會存在邊底水,隨著氣井的深入開發(fā),液體不能被天然氣流攜帶而滯留在井內(nèi),形成井下積液。氣井積液不可避免,只有發(fā)展排水采氣工藝才能有效緩解這一問題。渦流工具是一種新型、高效的排水采氣技術(shù)。在國外,該工具的發(fā)展已經(jīng)較為成熟;2011年,中國石油天然氣集團公司首次引入這項技術(shù),并迅速應(yīng)用于國內(nèi)各大油氣田,從使用結(jié)果看,并不是所有氣井中渦流工具都能發(fā)揮效果。因此,本文主要工作是對渦流工具的工作特性進行研究,并且對渦流工具的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化以使其適應(yīng)不同井底工況從而達到最佳排液效果。本文通過數(shù)值模擬手段,采用分段計算思想,模擬渦流工具放置井底時的工作狀態(tài),以此獲得井下氣液流動特性并進行分析。計算結(jié)果顯示,渦流工具有很好的氣液分離效果,并且可以將這種效果靠慣性的運動方式作用到計算下游數(shù)千米,使氣井恢復(fù)生產(chǎn)。通過改變計算邊界條件,從而模擬氣井中的不同工況,確定影響渦流工具作用的外界因素。本文改變了入口含液率數(shù)值,發(fā)現(xiàn)隨著入口含液率的增大,渦流工具的作用效果會逐漸衰減,并通過計算結(jié)果擬合出衰減效果的公式。隨后調(diào)整氣液兩相流體的入口速度數(shù)值,結(jié)果顯示隨著入口速度增大,渦流工具的氣液分離效果以及氣相攜帶液滴的能力都隨之增強,根據(jù)結(jié)果驗證了公式。與此同時,本文對渦流工具的幾何參數(shù)進行了優(yōu)化,以使其適應(yīng)不同井下的狀態(tài)。由于渦流工具最重要的結(jié)構(gòu)為渦旋變速體的螺旋線,因此主要對螺旋線部分參數(shù)進行優(yōu)化。本文通過改變螺旋線導(dǎo)程即螺距進行對比,結(jié)果表明在相同螺旋線長度下,螺旋線圈數(shù)越多,渦流工具作用效果越好;改變螺旋形導(dǎo)流肋片橫截面形狀,發(fā)現(xiàn)梯形截面為最佳橫截面;改變螺旋線長度,但是螺旋線的圈數(shù)不變,隨著長度的增加,渦流工具在井下的作用效果越明顯。
【關(guān)鍵詞】：氣井積液 渦流工具 氣液分離 作用長度 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE931.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.2 排水采氣工藝的發(fā)展12-17
• 1.2.1 傳統(tǒng)排水采氣工藝13-15
• 1.2.2 渦流排水采氣工藝15-17
• 1.3 渦流工具的結(jié)構(gòu)、工作原理及作用17-19
• 1.4 渦流工具在國內(nèi)的應(yīng)用與發(fā)展19-20
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 氣液兩相流數(shù)值模擬方法22-33
• 2.1 流體動力學(xué)研究方法22-23
• 2.2 流體動力學(xué)控制方程23-26
• 2.3 湍流模型26-27
• 2.4 多相流模型27-30
• 2.5 超長徑比問題及解決方法30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第3章 渦流工具兩相流場數(shù)值計算33-43
• 3.1 渦流工具的三維建模及網(wǎng)格劃分33-36
• 3.1.1 渦流工具模型建立33-34
• 3.1.2 計算域網(wǎng)格劃分34-36
• 3.2 兩相流場的計算方法及條件設(shè)置36-37
• 3.2.1 工況參數(shù)36
• 3.2.2 方法設(shè)置36
• 3.2.3 邊界條件36-37
• 3.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗證37-38
• 3.4 初步結(jié)果分析及分段計算可行性驗證38-42
• 3.4.1 初步結(jié)果分析38-39
• 3.4.2 分段計算可行性驗證39-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 渦流工具作用效果分析43-60
• 4.1 渦流工具作用長度43-47
• 4.2 不同含液率下渦流工具的作用效果47-52
• 4.3 不同流體速度下渦流工具的作用效果52-57
• 4.4 不同參數(shù)與渦流工具作用效果關(guān)聯(lián)式57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 渦流工具結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化60-71
• 5.1 螺旋線導(dǎo)程60-63
• 5.2 螺旋導(dǎo)流肋片截面形狀63-66
• 5.3 螺旋線長度66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果76-78
• 致謝78

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本文編號：274407