【摘要】：在我國大量氣井進(jìn)入開采的總后期階段的形勢下,井底積液現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,對(duì)排水采氣技術(shù)需求越來越高。國內(nèi)外對(duì)對(duì)氣井積液問題研發(fā)了一系列排水采氣技術(shù),諸如活塞氣舉排水采氣;優(yōu)選管柱排水采氣;射流泵排水采氣;氣舉排水采氣;泡沫排水采氣;電潛泵排水采氣等。但是傳統(tǒng)的排水采氣工藝在舉升、搬運(yùn)、注入過程中消耗了大量的能源,大大增加了氣體的提取成本,同時(shí)可能對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染,因此我們需要開發(fā)新的高效節(jié)能的渦流排水技術(shù)。針對(duì)目前天然氣井底積液問題,本文將Helmholtz噴嘴引入排水采氣領(lǐng)域,為渦流排水采氣工具提供脈沖能量。利用數(shù)值模擬方法,研究了渦流排水采氣工具和Helmholtz噴嘴的流場特征,對(duì)二者結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上建立了自激式脈沖渦流排水采氣裝置并進(jìn)行數(shù)值模擬,與傳統(tǒng)渦流排水采氣工具進(jìn)行了對(duì)比,并研究了自激式脈沖渦流排水采氣裝置的適用氣液比范圍。數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)的結(jié)果均表明,相同工況下,相比于傳統(tǒng)渦流排水采氣工具,氣液兩相流流經(jīng)自激式脈沖渦流排水采氣工具后,壓力場與速度場云圖表現(xiàn)更為良好,出口軸向平均速度提升40%以上,持液率提高28%,壓降幅度大大減小,可更有效的緩解井底積液情況的發(fā)生。對(duì)自激式脈沖渦流排水采氣工具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和適用工況研究結(jié)果表明,自激式脈沖渦流排水采氣工具在螺旋角45°,諧振腔上下噴嘴直徑比為1.2時(shí)排水采氣效果最好,且適用氣液比在400-1600之間,工具下放深度1720米左右,作用距離1923m。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TE377
【圖文】：

以聲傳播的速度向噴嘴上游傳播，傳到位于感性極高，對(duì)傳來的擾動(dòng)十分敏感，就會(huì)誘定，這種不穩(wěn)定會(huì)對(duì)擾動(dòng)產(chǎn)生選擇放大作用流隨著射流一起往下游傳播的渦量脈動(dòng)滿足切層內(nèi)放大。放大了的擾動(dòng)會(huì)與碰撞壁再次碰撞區(qū)剪切層大幅度地橫向脈動(dòng)，影響到發(fā)生周期性的變化，從而對(duì)流量產(chǎn)生了調(diào)制21Re1,Re0i i ijj i j jjij j iiiu u Puut x x x xuuvx x xux

0=15mm，上噴嘴直徑12mm，下噴嘴直徑15mm，下碰撞壁錐角 α=120°，如圖2.2所示。圖2.2 自激脈沖發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)模型圖2.3.2 計(jì)算網(wǎng)格的劃分本文采用ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格軟件對(duì)上述三維計(jì)算模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。由于該幾何模型結(jié)構(gòu)比較簡單，而選用大渦模擬時(shí)對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量要求比較高，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分以提高整體網(wǎng)格的質(zhì)量。首先根據(jù)幾何形狀創(chuàng)建相應(yīng)的塊（block）結(jié)構(gòu)，并對(duì)圓柱段采用高級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)O-grid，對(duì)收縮段進(jìn)行局部加密，從而得到高質(zhì)量網(wǎng)格。圖3。3為對(duì)上述模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后的示意圖。圖2.3 自激脈沖發(fā)生裝置網(wǎng)格劃分ICEM網(wǎng)格質(zhì)量檢測結(jié)果顯示網(wǎng)格質(zhì)量良好，足以完成脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場數(shù)值模擬。2.3 脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場網(wǎng)格模型

段采用高級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)O-grid，對(duì)收縮段進(jìn)行局部加密，從而得到高質(zhì)量網(wǎng)格。圖3。3為對(duì)上述模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后的示意圖。圖2.3 自激脈沖發(fā)生裝置網(wǎng)格劃分ICEM網(wǎng)格質(zhì)量檢測結(jié)果顯示網(wǎng)格質(zhì)量良好，足以完成脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場數(shù)值模擬。2.3 脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場網(wǎng)格模型

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2747626