气井涡流排液采气工具参数仿真及结构优化.pdf

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1、石油机械2014年第42卷第8期CHINAPETR0LEUMMACHINERY．．油气田开发工程气井涡流排液采气工具参数仿真及结构优化吴丹颜廷俊谢双喜姜丰华(1．北京化工大学机电工程学院2．中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司)摘要：为了研究不同结构参数对气井排液效果的影响，采用Fluent流体仿真软件对涡流排液采气工具进行了流场模拟。建模时采用雷诺平均假设下的N—S方程作为计算的基本方程，并采用RSM模型对NS方程进行封闭，同时采用壁面函数处理壁面边界层的流场。分析结果表明，涡流工具的顶角

2、对整体流场影响较小，使用时仅需满足打捞头相关尺寸即可；减小螺旋角对分离效果影响不大，同时减小螺旋角会大幅增加压力损失，因此选取螺旋角为70。；内柱直径为45mm时有利于气、液两相的分离；最好选用1．50倍导程，倍数过大时会增加能耗。关键词：涡流排液；气井；数值模拟；螺旋角；导程；顶角中图分类号：TE377文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．08．026NumericalSimulationandStructuralOptimizationofVort

3、exToolforLiquidDischargeinGasWellWuDanYanTingjunXieShuangxiJiangFenghua(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，BeringUniversityofChemicalTechnology；2．CNOOCEnergyTechnology&Services—EngineeringTechnologyCompany、Abstract：Inordertostudytheeffecto

4、fstructuralparametersonliquiddischargeperformanceofthevortextoolingaswell，theFluentsoftwareisusedtosimulatethevortextoo1．Inmodeling，theN—SequationundertheassumptionofReynoldsaverageisusedasthebasicequation，andRSMmodelisusedforclosingN—Sequa—tion．Whil

5、ethewallfunctionisadoptedtoprocessflowfieldofwallboundary．Theresultsshowthatthevertexangleofthevortextoolshaslittleeffectontheoverallflowfieldandonlyneedtobeadjustedaccordingtotherelevantdi-mensionsofthefishinghead．Thedecreaseofthehelixanglehaslittle

6、effectontheseparationperformancebutwillsubstantiallyincreasethepressurelosses，andtheoptimizedhelixangleis70。．Theinnercolumnwiththediameterof45nlmisbetterforgas—liquidtwo—phaseseparation．Theenergyconsumptionwillincreasewithtoolargehelixleadnumber，andt

7、heoptimizednumberis1．50．Keywords：vortextoolforliquiddischarge；gaswell；numericalsimulation；helixangle；helixlead；ver—texangle液采气工具就是其中之一J。0引言涡流排液采气工具是美国2003年研制出的一种简洁、环保的气井排液采气工具，目前已应用于在煤层气及天然气开采过程中，气井积液问题国外气井中。试验证明，涡流排液采气工艺可以广会随开采时间的延长变得严重。目前，世界上已经泛应用于

8、煤层气及天然气的开采中，并且效果突提出了多种排液采气工艺并投入使用。然而，这些出。近2年来，我国也开始引进涡流排液采气工具排液采气工艺在一定程度上存在着高耗能、高污进行技术服务。其中，大庆徐深使用效果尤为明染、高成本以及使用限制等缺陷。近年来，业内已显，使用后气井排液量提升了8～10倍，产气量提经意识到这一问题并提出了新的解决方案，涡流排升了4～5倍，将原本依靠间歇性关井才能维持生石油机械2014年第42卷第8期产的气井成功转换成了连续携带液体生产的气由于模拟主体是涡流工具后的旋流流场，所以井一