天然氣井下渦流工具旋流特性研究及結構參數優(yōu)化.pdf

1、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，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。在國外，該工具的發(fā)展已經較為成熟；2011年，中國石油天然氣集團公司首次引入這項技術，并迅速應用于國內各大油氣田，從使用結果看，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構參數進行

2、優(yōu)化以使其適應不同井底工況從而達到最佳排液效果。
　　本文通過數值模擬手段，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千米，使氣井恢復生產。
　　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值，發(fā)現隨著入口含液率的增大，渦流工具的

3、作用效果會逐漸衰減，并通過計算結果擬合出衰減效果的公式。隨后調整氣液兩相流體的入口速度數值，結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，根據結果驗證了公式。
　　與此同時，本文對渦流工具的幾何參數進行了優(yōu)化，以使其適應不同井下的狀態(tài)。由于渦流工具最重要的結構為渦旋變速體的螺旋線,因此主要對螺旋線部分參數進行優(yōu)化。本文通過改變螺旋線導程即螺距進行對比，結果表明在相同螺旋線長度下，螺旋線圈數越多，