自适应返气装置的数值模拟与试验研究

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1、2010年第39卷石油矿场机械第8期第38页OILFIELDEQUIPMENT2010，39(8)：38～41oo文章编号：1001—3482(20lO)08-0038—04自适应返气装置的数值模拟与试验研究王尊策，沈晶，李森，徐艳，王太文。(1．大庆石油学院机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318；2．大庆油田海拉尔勘探开发指挥部，黑龙江大庆163453)摘要：自适应返气装置是为了满足井下气液分离及采出水回注技术配套的需要而提出的，其主要功能是使回注到注水层的富水流中的少量气体通过聚集，再经由返气装置回到开采层。采用Fluent软件对自适应返气装置进行数值模拟，深入分析了其速

2、度场、压力场和浮子的受力情况，并与试验结果进行了比较。计算表明，采用阻尼孔直径为o2．0mm、球座为D3．3mm、球浮子直径为o4．0mm的结构可获得更佳的排气阻水效果。关键词：气液分离；返气装置；数值模拟；试验中图分类号：TE931．2文献标识码：ANumericalSimulationandExperimentalStudyofAuto—adaptiveReturnGasDeviceWANGZun—ce，SHENJing，LISen，XUYan，WANGi'ai—wen(1．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，DaqingPetr

3、oleumInstitute，Daqing163318，China；2．TheHalaerExploratoryDevelopmentHeadquarters，DaqingOilfield，Daqing163453，China)Abstract：Auto—adaptivereturngasdevicewastomeetthedown—holegas—liquidseparationandproducedwaterre—injectiontechnology，anditsmainfunctionwastomakere—injectionintothewater—richlayero

4、fwaterwhereasmallamountofgasthroughthegathering，andthenthroughre—turngasdevicebacktotheexploitationofgasdevicelayer．Inthispaper，appliedFluentsoftwareforauto—adaptivereturngasdevicetonumericalsimulation，in—depthanalysisofitsvelocityfield，pressurefieldandtheforcesituationofthefloatandwerecompar

5、edwithexperimentalresults，calculationsshowedthat，theuseofdampingholediameterofo2．0mm，ballseatdiameterofo3．3mm，theballfloatdiameterofo4．0mmstructuretoprovidebettereffectoftheexhaustwa-ter-blocking．Keywords：gas—liquidseparation；returngasdevice；numericalsimulation；experiment随着我国气田开采的深入，气井进入带水采气离

6、及采出水回注技术，此技术使得部分气体随着回期，井筒内就会形成积液，同时地层水不断向井底推注液一起回注到回注层。为此研制了自适应返气进，气井的含水量在不断地增加。气井水淹是制约装置，它能将旋流器底流排出的富水流(含有少量的天然气生产的主要问题之一，传统的开采工艺已不气体)回注到注水层，气体不断聚集再经由过桥式封能适应天然气的开采现状，因此，提出了井下气液分隔器中的返气装置进入开采层，即实现分隔开采层收稿日期：2010—01—2o基金项目：黑龙江省教育厅科研项El(11531008)作者简介：王尊策(1962一)，男，黑龙江大庆人，教授，博士生导师，主要从事机械设计、流体机械工作理论

7、及技术的教学和研究工作，E—mail：zhidao6501328@163．com。第39卷第8期王尊策，等：自适应返气装置的数值模拟与试验研究和回注层，同时达到排气阻水的作用l_2。2数值模拟本文主要通过仿真及试验来研究自适应返气装置在一定压力和一定流量下的内部流场特性，为顺2．1数学模型利实现井下气液分离实际应用提供依据和重要保本文采用标准肛e方程湍流模型对返气装置内障，指导工程实践。随着其结构性能的不断完善，在部的流动进行数值模拟。为便于数值计算，对其流今后也将会被广泛应用于