摘要：针对目前涡流工具排水采气工艺设计理论缺乏、现场应用主要凭经验等问题,基于相似理论,建立了气井生产模拟实验装置,实验研究了涡流工具的作用机理,评价了其应用效果,分析了气井井筒中加装涡流工具后对井筒内流体的流型、气体携液量、井筒内压降以及临界携液流量的影响。实验表明,气井井筒加装涡流工具后能够有效提高气井的携液能力,相同气量下平均提高携液量23%,平均降低井筒内流体压降18%,降低临界携液流量20%;通过涡流工具携液机理分析,并与实验结果进行对比验证,提出能够有效应用于涡流工具生产过程的临界携液流量计算公式,为涡流工具有效解决气井积液提供技术支持。

摘要：对于湿气集输管道,由于气流中携带的游离水、饱和水及重烃组分凝析在管道内,再加上管道沿线地形起伏、产量低,气、液流速不同,气体携液能力弱,在上坡段出现滑脱损失,继而在低洼处形成积液,管道积液和段塞流会严重影响管道输气效率,增大管道压降及井口回压,严重时将导致气井停产。通过利用FLUENT软件对地面涡流工具进行模拟,针对中心体直径、螺旋翼形状、螺旋翼旋转方向和螺旋片圈数等结构参数对涡流工具进行优化设计。最后根据模拟结果综合考虑,螺旋圈数为3圈、螺旋翼高15 mm、厚5 mm,旋流中心体直径219 mm的涡流工具能够适用于地面湿气集输管道。

摘要：为了从导流叶片数量及排布方式两方面对涡流工具结构进行改进,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了不同导叶数量及排布方式下涡流工具下游流场速度分布、压降动态和旋流强度衰减特性。结果表明:环形排列方式下,涡流工具下游流体平均切向速度随导流叶片数量的增加而增大,流体压力梯度和旋流强度衰减速率随导叶数的增加而减小,连续排列方式则正好相反。12叶片环形排列式涡流工具下游流场压力梯度和旋流强度衰减速率均小于单叶片涡流工具,可尝试将目前常用的涡流工具改进为12叶片环形排列式涡流工具。

摘要：目前对涡流排液采气的机理认识不清,且鲜有分析涡流工具结构参数对排液效果的影响方面的研究报道,无法有效指导现场应用。为此,基于相似原理建立了涡流排液采气物理模拟实验装置,测试了安装不同涡流工具后的井筒压降和流量,分析了涡流工具螺旋流道宽度、流道两侧密封性和螺旋角对排液效果的影响;选取了排液最优的涡流工具并测试了临界携液流量;同时,根据两相流体动力学理论建立了最优螺旋角理论模型。实验发现:涡流工具螺旋流道两侧有效密封、并在井筒压降较小的前提下,缩小螺旋流道的流动截面可以提高涡流工具的排液效果;实验最优螺旋角为45°,与理论模型计算结果吻合较好;使用优化后的涡流工具井筒压降降幅约为9.6%,排液量约提高12.4%,临界携液流量约降低20%。研究结果表明,优化后的涡流工具增强了排液能力,最优螺旋角理论模型结果可靠,可为涡流工具设计和现场应用提供理论指导。

摘要：针对目前涡流工具排水采气工艺设计理论缺乏,现场应用与分析主要依据经验而影响应用效果等问题,基于相似理论建立了气井生产模拟实验装置,实验研究了涡流工具的排液效果,分析了不同结构参数对排液效果的影响。结果表明,气井井筒加装涡流工具后能够有效提高气井的排液能力,相同气量下平均提高携液量26.7%,降低临界携液流速19.8%;槽深越小,排液效果越好;减小螺旋角会减弱排液效果,最好选取60°螺旋角;槽宽为48 mm时,携液量较高,临界携液流速较低,排液效果较好。

摘要：涡流排水采气技术可明显降低临界产量,增加产水和产气量,进而延长气井寿命,然涡流工具几何参数较多,对工况变化敏感,各参数间的相互影响关系不清。为此,采用数值模拟、地面试验和井下试验相结合的手段,研究了涡流工具各几何参数对不同工况的适应规律。分析结果表明:各工况下涡流工具螺旋角50°和55°均具有较好的旋流特性和损失特性,为首选螺旋角;涡流工具中心体直径与所适应产气量有直接相关性,中心体直径每增加1 mm可使最低产气量降低15%~20%;螺旋线宽度不会影响涡流工具对产气量的适应范围,但会影响工具的作用距离。所得结论可为涡流工具的设计和现场应用提供参考依据。

摘要：随着苏77区块单井开采时间的增加,大部分单井的产量递减严重,而苏77区块的水气比较高,达到1.2m3/万m3,40%的单井产量在5 000m3/d以下,携液能力不足,导致气井井筒积液。井底积液造成气井产气量的减少甚至停喷,严重影响气田的高效开发,降低了气井的稳产期和气藏的最终采收率。其有效措施之一就是在井下安装高效的涡流工具。通过对涡流排水采气的发展历程和涡流工具工作原理进行详细的介绍,并对苏77区块苏77-4-4和苏77-4-6井的实验进行观察。结果表明,涡流工具良好的排水效果为提升本区块气井的排水效果指明了方向。

摘要：涡流工具能有效地解决气井积液问题,针对目前涡流工具适用条件和涡流携液效率影响因素认识不清,工具结构参数优选主要依据经验的问题,运用Ansys流体模拟软件采用欧拉原理,建立涡流工具气液两相流场模型,对涡流工具结构参数进行敏感性分析,结果表明:出口峰值速度随导程的增加而增加,槽深的增加而减小,随槽宽的增加而减小。最后运用正交实验得到了不同气液比条件下涡流工具的最优参数,该结果可以有效地指导涡流工具结构参数的优化设计。

摘要：井下涡流工具用于消除井筒积液,提高排水采气效率。涡流工具外径与油管内径之间为实现下放必须存在间隙,而间隙使得涡流工具在工作状态下气液混合流在缝隙内不经过旋流直接流出,导致涡流排水采气的效果大大降低。因此,针对此问题设计了井下满眼涡流工具,应用Solidworks建立了三维模型,建立其简化模型导入Ansys进行网格划分,最后在Fluent中进行流场模拟,与现有涡流工具进行对比。对比结果表明,新型满眼涡流工具的排液效果优于现存非满眼涡流工具,相对于非满眼涡流工具,平均携液率提高了2.06倍,携液能力更强。此外,平均压降相对于非满眼涡流工具降低了20.336%,水力损失更小。

摘要：涡携液机理、影响因素以及适用界限认识不清等问题,制约了涡流排水采气工艺大规模推广应用。为解决这一问题,首先对涡流场受力情况进行分析:在涡流场中,小液滴在垂直方向上额外受到了马格纳斯力和滑移-剪切升力的作用,这两个力的共同作用使得液体随着管壁螺旋向上运动,从而提高了气井携液能力。然后,自行设计制造了实验装置,进行了涡流气-液两相流物理实验和数值模拟分析。物理实验结果表明:涡流工具能够将压力能转换为动能,在高流速下涡流工具可将段塞分层流转变为螺旋流,提高了气体持液率;在低流速下,涡流工具起到挡板作用,阻止液体滑脱;产气量、产水量、井斜角和工具叶轮高度是影响涡旋效果的主要因素。数值模拟分析表明:管壁形成了一层高速螺旋液膜,管道中部为气体,随着管壁和轴线流速逐渐平衡,螺旋流也随之减弱。