【摘要】：由于煤層地質(zhì)條件、排采方式和井下作業(yè)等各種因素,煤粉不可避免地沉積在煤層氣井筒。淤積過(guò)多的煤粉會(huì)影響氣和水流動(dòng),同時(shí)也可能造成井筒堵塞,發(fā)生卡泵和埋泵等問(wèn)題,影響煤層氣井的連續(xù)生產(chǎn)。本論文針對(duì)煤層氣井排采過(guò)程中水平井筒煤粉未被攜帶至井筒出口而淤積在井筒的問(wèn)題,基于攜煤粉理論,采用Fluent軟件數(shù)值模擬方法,研究水平井筒氣水兩相攜煤粉流動(dòng)規(guī)律,主要完成了三個(gè)方面的工作:(1)簡(jiǎn)化了水平井筒流型并優(yōu)選了數(shù)值模擬方法。排水降壓階段產(chǎn)氣量小,忽略氣體對(duì)攜煤粉的影響,氣水兩相攜煤粉流動(dòng)簡(jiǎn)化為水?dāng)y煤粉兩相流動(dòng);穩(wěn)產(chǎn)階段產(chǎn)水量少,不考慮水對(duì)攜煤粉的影響,氣水兩相攜煤粉流動(dòng)簡(jiǎn)化為氣攜煤粉兩相流動(dòng);衰減階段看作是氣攜煤粉兩相流動(dòng)。對(duì)比歐拉-歐拉和歐拉-拉格朗日數(shù)值模擬方法的特點(diǎn)及適用性,優(yōu)選了基于歐拉-拉格朗日數(shù)值模擬方法的相間耦合離散相模型,為接下來(lái)的數(shù)值模擬做好準(zhǔn)備。(2)開展了水平井筒水?dāng)y煤粉流動(dòng)規(guī)律的數(shù)值模擬,得到了產(chǎn)水量、煤粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和煤粉粒徑三個(gè)因素對(duì)水平井筒截面含煤粉濃度、煤粉水平速度和煤粉沉降速度的影響規(guī)律,給出了影響水平井筒水?dāng)y帶煤粉的主次因素順序。結(jié)果表明:煤粉粒徑是影響水?dāng)y帶煤粉流動(dòng)至井筒出口的主要因素,煤粉粒徑越小,水?dāng)y帶煤粉能力越強(qiáng)。因此,在煤層氣排水降壓階段添加分散劑盡量避免煤粉凝聚,形成大粒徑煤粉,有利于解決由于煤粉未被攜帶出井筒而引發(fā)的生產(chǎn)問(wèn)題。(3)開展了水平井筒氣攜煤粉流動(dòng)規(guī)律的數(shù)值模擬,得到了產(chǎn)氣量、煤粉體積分?jǐn)?shù)和煤粉粒徑三個(gè)因素對(duì)水平井筒截面含煤粉濃度、煤粉水平速度和煤粉沉降速度的影響規(guī)律,給出了影響水平井筒氣攜帶煤粉的主次因素順序。結(jié)果表明:產(chǎn)氣量是影響氣攜帶煤粉的主要因素,產(chǎn)氣量越大,煤粉越容易被攜帶至井筒出口。在煤層氣穩(wěn)產(chǎn)階段盡可能保持較高的穩(wěn)定產(chǎn)氣量,有助于煤粉以懸浮的方式排出井筒。本論文研究結(jié)果揭示了不同排采階段水平井筒煤粉的流動(dòng)規(guī)律,對(duì)指導(dǎo)煤層氣井的排采制度和降低煤層氣的開采成本具有重要意義。
【圖文】：

圖 1-1 水平管氣固兩相流型圖煤層氣井控制煤粉產(chǎn)出研究現(xiàn)狀前，控制煤層氣井煤粉產(chǎn)出有 2 種途徑：一方面，根據(jù)煤粉產(chǎn)出程中，盡量減少煤粉的產(chǎn)生；另一方面，采取防煤粉的措施避免國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了如下研究：09 年，陳振宇[18]根據(jù)煤粉產(chǎn)出機(jī)理，研究了煤粉產(chǎn)出對(duì)產(chǎn)能的影，在水平鉆井和壓裂射孔過(guò)程中，控制煤粉產(chǎn)出的有效方法是避煤粉泵和高圓度支撐劑。10 年，Denise[19]提出了防煤粉的方法，在螺桿泵入口接上防砂尾入泵筒，減少發(fā)生卡泵事故的頻率。11 年，劉升貴[20]等人采用理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，，提煤粉，能夠減少卡泵發(fā)生的次數(shù)，延長(zhǎng)檢泵周期。2012 年，基于據(jù)，提出了極限煤粉濃度管控的方法可以減少卡泵的次數(shù)[21]。2數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)排采數(shù)據(jù)，得到了頻繁卡泵發(fā)生在排水降壓初期012 年，曹立虎[23-24]采取物理模擬實(shí)驗(yàn)的方法研究煤粉在水平井

東北石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第二章 水平井筒攜煤粉理論主要介紹煤層氣排采的三個(gè)階段，針對(duì)不同排采階段的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化水。根據(jù)簡(jiǎn)化的流型，分析單個(gè)煤粉的受力情況，建立煤粉運(yùn)動(dòng)的力學(xué)煤粉流動(dòng)條件和氣攜煤粉流動(dòng)條件。為了給第三章水?dāng)y煤粉數(shù)值模擬煤粉數(shù)值模擬研究做好鋪墊，從理論上優(yōu)選出數(shù)值模擬方法。平井筒流型簡(jiǎn)化層氣排采過(guò)程中，氣水兩相攜煤粉流型復(fù)雜，有必要根據(jù)煤層氣不同簡(jiǎn)化水平井筒流型。煤層氣排采可以分為三個(gè)階段：排水降壓階段、段[44]，如圖 2-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE37

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2597369