天然气井井下排液采气旋流技术研究

【摘要】：在天然气的生产中，总有各类液体随气体排出，如盐水、碳氢液体之类，此类液体通常在生产中以水滴的形态携带到地面，而气藏压力低，天然气携液能力不足时，液体的混合物无法带到地面，只能在井筒内沉积。井回压因积液而升高，因而影响产能，甚至导致淹死气井。该问题严重影响气田产量，大大提高了开采、集输成本。基于流体动力学旋流技术原理，应用旋流技术解决问题。 在本文中，旋流技术被应用来解决该问题。针对井底积液的成因机理，得出井底积液的判定规则以及天然气井的携液量数学模型。在此数学模型基础上，对井下旋流工具的几何模型和物理模型进行设计与建模，并依靠matlab与fluent软件对管柱内两相旋流进行数值模拟与仿真研究，依据计算模型及求解进行优化，从而得出最优结构的井下旋流工具对携液能力的影响。在针对苏77-4-4井与77-4-6的不同井况进行不同的试验措施制定后，进行为期9个多月的运行试验，并对试验所得出数据进行现场收集与整理分析，最终验证旋流技术在排液采气中实际应用中所起到的效果，两口实验井加装装置后产气产液量均有所增加，并最终产量稳定，套压下降率提高。涡排工具在井内发挥了提高气井携液生产能力的作用，还能稳定产量。 【关键词】：天然气生产 井底积液 旋流工具 旋流场
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE377
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究的目的和意义7
• 1.2 井下旋流工具在国内外理论研究与实践应用现状7-9
• 1.3 传统排水采气工艺介绍9-11
• 1.4 气液两相流理论研究进展11-12
• 1.5 本文研究内容12
• 1.6 创新点与技术难点12-13
• 第二章 天然气井旋流技术机理研究13-20
• 2.1 天然气井井底积液问题研究13-15
• 2.1.1 天然气井井底积液判断14
• 2.1.2 天然气井内气液两相流流型14-15
• 2.2 常规生产气井天然气携液能力分析研究15-18
• 2.2.1 垂直管内流型的转换准则15-16
• 2.2.2 气井携液量的数学模型16-17
• 2.2.3 天然气气井携液量计算步骤17-18
• 2.2.4 天然气气井携液量影响因素分析18
• 本章小结18-20
• 第三章 井下旋流工具设计以及其内部流场分析20-39
• 3.1 井下旋流工具设计20-22
• 3.1.1 井下旋流工具的几何模型20
• 3.1.2 井下旋流工具的物理模型20-22
• 3.2 井下旋流工具内流场基本方程22-26
• 3.2.1 质量守恒方程22-23
• 3.2.2 动量守恒方程23-24
• 3.2.3 求解模型所需数值求解方法24-26
• 3.3 在井下旋流工具下的流场分析26-27
• 3.3.1 井下旋流工具中有关流体的简化假设26
• 3.3.2 对井下旋流工具进行网格划分26
• 3.3.3 井下旋流工具边界条件26-27
• 3.4 井下旋流工具有关物理参数设定27
• 3.5 井下旋流工具内部流动型态的判别27-31
• 3.6 涡流工具内气液两相流场的数值模拟31-34
• 3.6.1 气液两相流求解方法31-33
• 3.6.2 气液两相流求解方法的多相流模型33-34
• 3.6.3 气液两相流场边界条件假设34
• 3.6.4 气液两相流的数值求解方法34
• 3.7 井下旋流工具数值计算及结果分析34-38
• 3.7.1 井下旋流工具运行参数可行性假设34-35
• 3.7.2 井下旋流工具气液分离效果数据对比分析35-38
• 本章小结38-39
• 第四章 井下旋流工具试验研究39-50
• 4.1 选定实验气井实验前各项参数情况39-41
• 4.1.1 苏里格天然气井 77-4-4 井各项基础数据与实验前基本情况39-41
• 4.2 苏里格天然气井 77-4-6 井各项基础数据与实验前基本情况41-42
• 4.3 苏 77-4-4 井、苏 77-4-6 井井况分析及措施制定42
• 4.3.1 苏 77-4-4 井井况分析与措施制定42
• 4.3.2 苏 77-4-6 井井况分析与措施制定42
• 4.4 井下旋流工具试验设计42-44
• 4.4.1 苏 77-4-4 井旋流工具试验设计42-43
• 4.4.2 苏 77-4-6 井旋流工具试验设计43-44
• 4.5 苏 77-4-4 井、苏 77-4-6 井旋流工具试验过程44-47
• 4.5.1 安装前准备44
• 4.5.2 安装程序44-45
• 4.5.3 施工过程45-47
• 4.6 试验数据分析47-50
• 4.6.1 苏 77-4-4 井试验数据分析47-48
• 4.6.2 苏 77-4-6 井试验数据分析48-50
• 第五章 结论与展望50-52
• 5.1 对天然气井井下旋流工具进行研究所得结论50
• 5.2 对天然气井井下旋流工具的展望50-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-56
• 攻读学位期间发表论文56-57
• 详细摘要57-65

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