本文關鍵詞：組合式排水采氣工具在采氣過程中的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：天然氣井在開發(fā)不同階段都面臨著地層出水、凝析液析出的現(xiàn)象,積液嚴重時會造成氣井水淹停產(chǎn)。傳統(tǒng)渦流工具具有結構簡單、體積小、效率高、無污染的特點,在國內(nèi)外氣田生產(chǎn)中獲得了廣泛應用。然而,傳統(tǒng)渦流工具在面對不同油氣田井底工況參數(shù)、不同井筒內(nèi)生產(chǎn)參數(shù)時,其排水攜液效果也存在差異。因此,為解決目前現(xiàn)場憑經(jīng)驗應用渦流工具、缺乏對排水采氣工藝設計理論認識的問題,基于氣液兩相流理論,并結合噴霧學的相關理論,本文提出了一種新型組合式機械氣液分離裝置,并建立了組合式渦流工具出口攜液持續(xù)距離的數(shù)學模型,為新型機械式排水采氣工具的研究奠定理論基礎;采用有限元分析方法,借助Fluent仿真軟件對組合式井下分離裝置流域內(nèi)的氣液復雜流動進行數(shù)值模擬,探究新型霧化噴頭的結構參數(shù)對渦流工具排水采氣效果的影響。研究表明,霧化噴頭的噴嘴直徑越小,噴射出的流體速度越大,由于考慮了井底積液中存在固體雜質(zhì)的因素、避免噴射前后壓降過大,選取直徑為6mm的噴嘴,可將約50%的液滴直徑控制在0.09~0.12mm的范圍內(nèi);噴口長度取噴嘴直徑的1倍;噴嘴個數(shù)的增加可以增強井筒內(nèi)流體的擾動程度,但組合方式及空間布局的差異會對噴頭上方液滴的碰撞、聚并、回落產(chǎn)生影響,中心噴嘴位于周圍噴嘴上方的霧化噴頭裝置可以有效地削弱日氣量等生產(chǎn)參數(shù)對渦流工具氣液分離的影響,增強了組合式渦流工具的井下適應性;確定了霧化噴頭與渦流工具之間安防距離為181~185mm。通過三維模型的數(shù)值模擬計算得出,優(yōu)化后的井下霧化噴頭與渦流工具的組合使用有助于遏制積液倒灌、井筒壓能損失過大及水鎖效應的發(fā)生,為近一步展開新型組合式機械排水采氣工具的現(xiàn)場試驗及應用提供了理論支持及指導意見。
【關鍵詞】：氣井 霧化 排水采氣 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE377
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點摘要6-9
• 第一章 緒論9-11
• 1.1 氣井井底積液的形成及危害9-10
• 1.2 國內(nèi)外井下排水采氣工藝研究的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 第二章 氣液兩相流流動規(guī)律11-27
• 2.1 氣液兩相流動特點和研究方法11-12
• 2.2 氣液兩相流的流動模型12-21
• 2.2.1 基本參數(shù)及方程13-15
• 2.2.2 三種常見氣液兩相流流動形態(tài)模型15-20
• 2.2.3 典型兩相流流態(tài)轉換20-21
• 2.3 鉛直圓管氣液兩相管流21-27
• 第三章 新型排水采氣工具攜液距離的計算27-35
• 3.1 天然氣井井筒液滴運動規(guī)律研究27-32
• 3.1.1 天然氣井井筒液滴氣體動力學分析27-30
• 3.1.2 天然氣井井筒底部積液的判斷及程度劃分30-32
• 3.2 排水采氣工具攜液持續(xù)距離的理論計算32-35
• 第四章 組合式排水采氣工具模型的建立35-40
• 4.1 工具結構及工作原理35-36
• 4.2 組合式渦流工具模型的建立及結構簡化36-37
• 4.3 利用ICEM劃分網(wǎng)格37-40
• 4.3.1 二維網(wǎng)格37-38
• 4.3.2 三維網(wǎng)格38-40
• 第五章 組合式排水采氣工具內(nèi)氣液兩相流場的數(shù)值模擬40-47
• 5.1 氣液兩相流計算模型概述40-44
• 5.1.1 基本方程40-41
• 5.1.2 湍流模型41-43
• 5.1.3 多相流模型43-44
• 5.1.4 邊界條件假設及數(shù)值求解方法44
• 5.2 流場數(shù)值模擬的模型選取44-47
• 5.2.1 幾何模型44-46
• 5.2.2 物理模型46-47
• 第六章 組合式排水采氣工具氣液分離規(guī)律研究47-66
• 6.1 組合式排水采氣工具設計的目的及意義47
• 6.2 井下霧化噴頭結構參數(shù)優(yōu)化及影響規(guī)律研究47-60
• 6.2.1 噴嘴直徑對天然氣井筒內(nèi)氣液分離的影響48-54
• 6.2.2 噴嘴個數(shù)對天然氣井筒內(nèi)氣液分離的影響54-57
• 6.2.3 多噴嘴組合方式對天然氣井筒內(nèi)氣液分離的影響57-60
• 6.3 井下前置霧化噴頭安放位置的影響規(guī)律研究60-62
• 6.4 組合式排水采氣工具攜液效果的規(guī)律研究62-66
• 結論66-67
• 參考文獻67-70
• 發(fā)表文章目錄70-71
• 致謝71-72

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