排水采气-螺旋流工艺ppt课件.ppt

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1、产水气井螺旋流工艺技术2015年7月132螺旋流排水采气工艺原理螺旋流工具研发与结构优化研究现场应用优化设计与技术要求气藏产水危害①.降低气相渗透率，降低气井产能，提前进入递减期。⑥.造成设备和管道腐蚀、磨损以及穿孔。②.最终采收率将降低③.井筒易积液造成停喷，管线易积液水堵或冰堵。④.增大管柱阻力损失，导致产能下降或停喷。⑤.井筒(管线)易于造成水合物堵塞。螺旋流排水采气工艺原理排水采气工艺选型排水采气工艺工艺选型表排水采气工艺经经济性对比在取得同样排水采气效果的前题下，尽量选用成本低的工艺。螺旋流排水采工艺适应条件工艺适应性：适应井

2、况：中压、小水，产气量在临界携液流速上下的井综合成本低于泡排，经济性好缺点①.液滴随机碰撞，可能合并聚集造成积液；②.气液分子易接触，易于形成水合物；③.沿管线流动，携液能力受流速低影响；④.沿程流动压力损失受管线摩阻影响明显。优点①.保持小液滴状态，降低了积液的可能；②.气液分子易分离，降低水合物形成概率；③.增加圆周拖拽力，携液能力明显增加；④.管线易形成液膜，有效降低管线摩阻。螺旋流排水采气工艺原理螺旋流的产生，可分为自然现象(如龙卷风、水涡等)和人为强制形成，在这里主要阐述后者。螺旋流的人为强制形成，需要通过各种装置来实现，通常

3、人们把各种能产生螺旋流的部件称为起旋器。螺旋流排水采气工艺原理螺旋流的旋转流场流动形式具有轴向速度和周向速度分量，流场中质点沿管道中心线螺旋前进。与普通管流相比，螺旋流具有以下特征：①.较好的结构稳定性，湍流度低；②.具有周向速度分量，管道中心压强低，外壁压强高，流体运动具有向心聚集的趋势，这样在物质传输过程中，能使物质输运更远；③.管道横截面内轴向速度分布与普通管内湍流更陡峭，流动主要集中在中心。多漩涡聚集稳定螺旋流排水采气工艺原理井筒内螺旋流下液滴受力图地面管线内螺旋流下液滴受力图在螺旋状态下，液滴受重力，气体对它的浮力及气流对它的

4、曳力，以及切向速度对它的附加拖曳力：(ρL-ρg)gV=ρg[Vg(1+cosθ)]2SCd/2其中：θ为螺旋角。在螺旋流排水采气过程中，由于液滴同时圆周运动，气体分子对液滴额外的切向拖曳力，切向拖曳力的大小取决于流速的切向分量及螺旋角度，切向分量可以分解为向上的压差力和维持液滴轴向运动的切向力。故螺旋角设计对起旋效果至关重要。由于额外拖拽力作用，采用螺旋流排水采气，临界携液流速可以降低30%以上。携液能力机理螺旋流排水采气工艺原理压降减损机理在地面螺旋流作用下，由于液滴的圆周运动，水分子密度较大，在切向拖曳力作用下，在管壁高速旋转运动

5、形成液膜，有效降低管壁摩阻。故螺旋角设计对起旋效果至关重要。抑制水合物机理减小天然气分子与水分子的接触机会，降低水合物的生成成长速度。螺旋流排水采气工艺原理132螺旋流排水采气工艺原理螺旋流工具研发与结构优化研究现场应用优化设计与技术要求螺旋流常规产生方法有以下几种方法一：旋流器螺旋流起旋方法二：导流片螺旋流起旋方法三：旋转轨道螺旋流起旋缺点：如导流片的安装精度要求非常高，螺旋流起旋强度较低，能耗较高，衰减过快，对外界依赖条件强等等。螺旋流工具研发与结构优化研究①.扩散段+弯头+收缩段的进流方式③.导流锥结构方式②.环状轴对称进流结构方

6、式螺旋流常规产生的其它方法螺旋流工具研发与结构优化研究我公司通过对多种结构优化筛选，研究出“子午面径向向心射入进流方式”的螺旋流发生器装置，并通过“流场数值模拟→实验模型测试→实物模型测试→真实条件模拟测试”的研发程序，进行了结构优化。采用全结构网格，壁面附近第一层网格高度0.1mm，总网格数约81万。坐标系取根部圆管底面圆心为原点，轴线方向为x轴，z轴向上，y轴指向纸内。螺旋流工具研发与结构优化研究螺旋流发生器内流场仿真流线图螺旋流发生器内流场仿真沿程截面流线图螺旋流发生器内流场仿真截面速度分布平直气流流过进气段进入根部圆管内，通过复

7、杂的混合作用，然后通过收缩段，形成稳定的单涡结构螺旋流进入出口平直段，其旋转方向沿流向看为逆时针方向。在收缩段内，多个不稳定的涡结构逐渐衍化为单个稳定的涡结构，在进入平直段开始(上数第3个截面)，旋流中心位于管道中心，流场基本呈中心旋转形式。x=0.25m位置（平直段入口后20mm）截面内流场切向速度云图，可见其涡流强度较大。螺旋流工具研发与结构优化研究螺旋流发生器数模模型示意图网格模型示意图为得到更大的螺旋流强度，我们在确定了基本结构的基础上，对流场区域网格建模(全结构网格)，壁面附近第一层网格高度0.03mm，总网格数约为300万。

8、坐标系选取根部圆管底面圆心为原点，轴线方向为x轴，y轴向上。螺旋流进气口对起旋强度影响设计优化过程演示螺旋流工具研发与结构优化研究进气构型的仿真结果流线图构型内流场仿真沿程截面流线图采用平直标准大气作为入口