【摘要】：在我國大量氣井進入開采的總后期階段的形勢下,井底積液現(xiàn)象日趨嚴重,對排水采氣技術(shù)需求越來越高。國內(nèi)外對對氣井積液問題研發(fā)了一系列排水采氣技術(shù),諸如活塞氣舉排水采氣;優(yōu)選管柱排水采氣;射流泵排水采氣;氣舉排水采氣;泡沫排水采氣;電潛泵排水采氣等。但是傳統(tǒng)的排水采氣工藝在舉升、搬運、注入過程中消耗了大量的能源,大大增加了氣體的提取成本,同時可能對環(huán)境造成了嚴重的污染,因此我們需要開發(fā)新的高效節(jié)能的渦流排水技術(shù)。針對目前天然氣井底積液問題,本文將Helmholtz噴嘴引入排水采氣領(lǐng)域,為渦流排水采氣工具提供脈沖能量。利用數(shù)值模擬方法,研究了渦流排水采氣工具和Helmholtz噴嘴的流場特征,對二者結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上建立了自激式脈沖渦流排水采氣裝置并進行數(shù)值模擬,與傳統(tǒng)渦流排水采氣工具進行了對比,并研究了自激式脈沖渦流排水采氣裝置的適用氣液比范圍。數(shù)值模擬、室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗的結(jié)果均表明,相同工況下,相比于傳統(tǒng)渦流排水采氣工具,氣液兩相流流經(jīng)自激式脈沖渦流排水采氣工具后,壓力場與速度場云圖表現(xiàn)更為良好,出口軸向平均速度提升40%以上,持液率提高28%,壓降幅度大大減小,可更有效的緩解井底積液情況的發(fā)生。對自激式脈沖渦流排水采氣工具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和適用工況研究結(jié)果表明,自激式脈沖渦流排水采氣工具在螺旋角45°,諧振腔上下噴嘴直徑比為1.2時排水采氣效果最好,且適用氣液比在400-1600之間,工具下放深度1720米左右,作用距離1923m。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE377
【圖文】：

以聲傳播的速度向噴嘴上游傳播，傳到位于感性極高，對傳來的擾動十分敏感，就會誘定，這種不穩(wěn)定會對擾動產(chǎn)生選擇放大作用流隨著射流一起往下游傳播的渦量脈動滿足切層內(nèi)放大。放大了的擾動會與碰撞壁再次碰撞區(qū)剪切層大幅度地橫向脈動，影響到發(fā)生周期性的變化，從而對流量產(chǎn)生了調(diào)制21Re1,Re0i i ijj i j jjij j iiiu u Puut x x x xuuvx x xux

0=15mm，上噴嘴直徑12mm，下噴嘴直徑15mm，下碰撞壁錐角 α=120°，如圖2.2所示。圖2.2 自激脈沖發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)模型圖2.3.2 計算網(wǎng)格的劃分本文采用ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格軟件對上述三維計算模型進行網(wǎng)格劃分。由于該幾何模型結(jié)構(gòu)比較簡單，而選用大渦模擬時對網(wǎng)格質(zhì)量要求比較高，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進行劃分以提高整體網(wǎng)格的質(zhì)量。首先根據(jù)幾何形狀創(chuàng)建相應(yīng)的塊（block）結(jié)構(gòu)，并對圓柱段采用高級拓撲結(jié)構(gòu)O-grid，對收縮段進行局部加密，從而得到高質(zhì)量網(wǎng)格。圖3。3為對上述模型進行網(wǎng)格劃分后的示意圖。圖2.3 自激脈沖發(fā)生裝置網(wǎng)格劃分ICEM網(wǎng)格質(zhì)量檢測結(jié)果顯示網(wǎng)格質(zhì)量良好，足以完成脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場數(shù)值模擬。2.3 脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場網(wǎng)格模型

段采用高級拓撲結(jié)構(gòu)O-grid，對收縮段進行局部加密，從而得到高質(zhì)量網(wǎng)格。圖3。3為對上述模型進行網(wǎng)格劃分后的示意圖。圖2.3 自激脈沖發(fā)生裝置網(wǎng)格劃分ICEM網(wǎng)格質(zhì)量檢測結(jié)果顯示網(wǎng)格質(zhì)量良好，足以完成脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場數(shù)值模擬。2.3 脈沖排水采氣工具內(nèi)部流場網(wǎng)格模型

【參考文獻】

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本文編號：2747626