大牛地气田气井临界携液模型及应用

在李闽临界携液流量公式的基础上,本文通过确定大牛地气田气井气液表面张力和曳力系数,修正了李闽公式的携液系数,得到了大牛地临界携液流量公式。通过现场生产情况对比分析,验证了公式的适用性。     

基于分相能量守恒研究产水气井携液能力

为研究产水气井井筒中的携液流动规律,正确预测气井产液量,指导排水采气方案设计与实施和构建井筒/油藏耦合模型,采用分相能量守恒方程建立一套专门用于计算气井携液能力计算的管流模型,并设计一套灵活的求解方法,能够在已知两端压力和气相流量的前提下对产液量进行直接求解。经与实测管流资料进行对比计算发现,在计算大产气量的两相管流时,所用模型的计算精度高于经典的多相管流模型。使用该模型对气井携液能力进行敏感性分析,表明产液气井存在携液能力最强的产气量点,在制定气井生产方案或进行排水采气优化设计等工作时应当给予充分的注意。     

气井最小携液临界流量计算方法研究

在采气工程的方案编制中,气井最小携液临界流量是其中的一个重要参数。当前,在对气井最小携液临界流量的计算过程中,常用的方法有Turner和李闵公式,但是这两种方法存在着一定的局限性。文章根据气井中运行的球帽形液滴,建立了相关的气井最小携液临界流量计算公式,分析了其变化规律。     

气井及凝析气井连续携液模型的统一

气井及凝析气井积液是气田开发过程中的一个严重问题,目前关于气井连续携液模型种类繁多,且缺少富含凝析水的定向凝析气井临界携液流量模型。本文在目前广泛采用的Li Min携液模型基础上,推导出了富含凝析水的定向凝析气井临界携液流量模型,并将现有的气井和富含凝析水的凝析气井临界携液流量模型进行了统一。研究认为,在计算富含凝析水凝析气井的临界携液流量时,气井携水比携油困难,所以只需达到最小携水产气量即可,无需考虑油、气、水三相复杂相态变化。同时发现,由于定向气井存在着管斜角,使得定向井的临界携液流量要比直井大得多。气井及凝析气井连续携液模型的统一,极大的方便了现场工人及相关科研工作者的计算。     

致密砂岩产水气井气举排液模型研究

苏里格气田是典型的致密砂岩气藏,其有效储层含水饱和度高,气、水层混杂分布,开发中后期一般因井筒积液阻碍天然气有效开发,往往需要排液才能保持一定的产量,目前气举是排液较为有效的方法,然而如何提高排液效率及优化气井排液制度已成为制约气举排液效果的难题。以高产水生产气井为研究对象,根据油套管质量、动量和能量方程,建立了气举井筒排液模型,运用显示欧拉差分方法对其进行求解。基于所建立的气井井筒排液模型,研究了不同注气量、井口油压等参数对气井排液效率的影响程度,并分析了S井气举排液过程中产液量、产气量以及排液时间等工作指标变化特征。研究成果为致密砂岩产水气井提高排液效率,以及气举排液生产制度优化提供了一定的指导。     

不同气液比下气井携液临界产量的计算

建立合理的携液临界产量的计算方法,确保生产气井连续不积液生产,对于节约生产成本、提高气田产量和采收率都具有重要作用。以产水气井实际生产状况为基础,运用气液两相流理论,提出并分别阐述了高气液比和低气液比条件下携液临界产量模型的原理和计算方法。结果表明,所建立的方法具有良好的有效性,对气井合理生产制度的制定有一定的指导意义。     

水平气井连续携液实验研究及模型评价

水平气井较直井更难于连续携液,为了研究水平气井连续携液问题,利用可视化水平井气水两相井筒管流模
拟实验装置（垂直段6 m,水平段10 m,倾斜段6 m）模拟水平井气液两相流动,对比观测直井段、倾斜井段、水平井段
的流动型态。实验表明：水平井三井段中,倾斜管段的携液能力最差,所需临界携液流速最大,可将其作为水平气井的
临界携液流速。倾斜管临界携液流量预测模型中,液滴模型和液膜模型是目前被普遍接受的两类模型。为研究倾斜
管连续携液,实验观测不同倾斜角（28°∼72°）条件下流型变化并测试临界携液流速。实验表明倾斜管段液体主要以液
膜形式被携带,从携液机理分析,液膜模型也更为合理;通过实验测得的213 组数据对液滴模型和液膜模型进行对比
分析,发现液膜模型的平均百分误差、平均绝对百分误差及相对性能系数均较小,从计算结果分析,液膜模型也更为
合理。     

考虑实际界面张力的凝析气井临界携液流量计算方法

 为提高凝析气井井筒积液状态判断的准确率,通过对凝析气藏气液界面张力和气井携液常规模型的分析,研究了考虑实际界面张力的气井临界携液流量计算方法。根据气井井筒的温度及压力计算出实际界面张力,通过引入实际界面张力对常规模型进行修正,得到考虑实际界面张力的气井临界携液流量计算模型;在实际计算时将产油气井和油水同产气井区分对待,产油气井以油气界面张力计算,油水同产气井以气水界面张力计算。应用修正的3 种常规模型分别对新疆某凝析气田20 口气井的临界携液流量进行计算比较,表明修正Turner 模型计算结果对井筒积液判断的准确率达到90%,可作为该区域气井积液的判断标准。     

产水气井井筒携砂机制及携砂能力评价试验与应用

对垂直井筒不同水气比和含砂体积分数下的气水砂三相流动机制及气水携砂能力进行系统的试验研究。通过试验得到单相气体携砂和气水携砂临界流速与砂粒径的定量关系和规律。根据试验数据揭示的气液携砂机制,建立不产水和产水气井的临界携砂流速模型,用于预测给定生产条件下的携砂条件和携砂能力,并提出考虑井筒携砂的新型气井综合协调曲线用于实际气井工况分析和制度调整。结果表明:一旦气井见水,气井携砂能力将比不产水条件下严重降低,气体流速和水气比是控制携砂动态的主要因素;随着水气比从零开始升高,流型依次为无携砂现象的泥状流、具有携砂能力的环雾流、段塞流,以及其他相同水气比条件下的气水两相流型;气液两相流要达到携砂条件,气体流速必须达到携液流速,并且液相流速要达到基本的单相液体携砂条件。     

气井中涡流工具携液携砂效果模拟

为了解涡流工具同时携液携砂时流体的流动规律、压力分布、携液携砂效率、影响因素以及工作特性,对流体在涡流工具中的流动进行仿真模拟。对不同结构参数螺旋叶片的槽宽和槽深进行了组合,并对其作用效果进行仿真模拟,得到了涡流工具同时携液携砂的优化结构模型。分析了不同入口速度、气液比、砂粒直径下涡流工具对固相和液相的携带作用。结果表明:气井出水有利于气井携砂,气井含砂会影响涡流工具对液体的离心作用,但对气井的携液能力影响不大;相同工况下,液体更容易被携带流出;入口速度越大气井携液效果越好,入口速度变化对气井携砂的作用呈不规律变化;涡流工具可以降低气井携带固液两相的临界流速;砂粒直径越大涡流工具对固体和液体的携带作用均越小。     

一种适用于现场的临界携液流量计算新方法

苏里格气井普遍低压、低产,携液能力差,井筒积液是苏里格气井生产中的重要难题。在分析气井积液时,由于缺少相关参数,现有的临界携液流量公式不便于现场应用。苏里格气田对临界携液流量公式进行了简化处理,解决了现场应用难的问题;但在分析井筒积液时存在较大偏差。因此,现场缺乏一种既便于应用,又能保持较高精确度的临界携液流量计算方法。通过模拟井筒流动分析了目前应用的临界携液流量计算方法存在的一些问题,结合气井产气量、水气比等参数建立起一种便于现场应用的临界携液流量计算新方法;并通过实例井的计算对新方法的精确度进行了验证。     

水平管内积液特性的实验及理论预测模型

为保证水平井的高产优势,需准确预测水平井的积液排出条件及积液覆盖井壁范围。以空气和水为两相介质,利用矩形横截面管,对水平管积液特性进行了可视化两相流实验,获得了水平管内气相流动参数与管内积液间的关系,以及积液工况下气液两相界面剪切因子的大小。实验结果表明：水平管内积液稳定存在对应于一较大的管内气速范围,在该气速范围内,积液在管内的滞留长度或积液覆盖范围随气速的增大而减小;积液工况下水平管内界面剪切因子随管内气相雷诺数的增大略有升高,但变化不明显。同时,也对水平管积液特性的理论预测模型进行研究。基于积液液面倾斜机理分析和两相流动受力分析,建立了水平管积液特性理论预测模型的基础方程;进而通过包络原理使模型封闭,结合由实验结果获得的界面剪切因子及壁面剪切因子关联式,提出了能够用于工程应用的水平管积液特性理论预测模型。该模型的预测结果与实验结果相符良好,即可用于预测水平井积液排出的条件,也可用于判断井内积液覆盖井壁的范围。     

旋流条件下的气液环空流流动规律研究

针对涡流工具排液效果的问题,开展了旋流条件下气液两相流动模型的研究。考虑到旋流中角速度的存在,研究中采用气液流动在径向和周向上的动量和角动量平衡的方法,建立了气液流动控制方程,计算了液膜厚度,气液相旋流强度等参数以及压降梯度,并进行涡流工具实验验证模型。涡流工具降低压降损失的机理结果表明,安装涡流工具后流动压降可以降低5%~20%。根据实验及模型,在低速（气相速度小于13 m/s）时,小旋流角和高旋流强度更利于降低压降,而高速（气相速度大于16 m/s）时,高旋流强度会增加额外摩擦阻力。旋流强度的衰减速度会随着液相速度增大而减小,而随气相速度增大而增大。该研究结果可对涡流工具进行优化设计,以达到最佳排液效果。     

二元液系气—液平衡相图实验体系的绿色选择

就几种微毒的完全互溶液平衡相图实验体系的折光率—组成标准曲线、气—液平衡温度—组成相图进行了研究,筛选出了适宜学生实验的微毒微污染的异丙醇—乙醇二元液系,实现了绿色化学实验教学。     

水力机械中含沙水流的两流体数学模型

针对含沙水流的特性和水力机械过流部件内流动的特点 ,从最基本的守恒原理质量守恒和动量守恒原理出发 ,根据两相流动的连续介质理论 ,在分析了相间作用力的基础上 ,建立了固液两相流动的两流体数学模型 .得出了水力机械中含沙水流流动的一种控制方程 ,以此控制方程 ,在其特定的边界条件下可以模拟水力机械各过流部件的流场 .     

超声速旋流分离器内气液两相流流动特性

采用考虑颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日数值方法对超声速旋流分离器内部复杂的气液两相流场进行数值计算。在数值模拟中,采用RNG k-ε模型模拟气相流动,采用离散相模型(DPM)追踪颗粒运动轨迹。以湿空气为介质,测量超声速分离器的轴向压力并与数值模拟结果进行对比。结果表明:数值模拟结果和测量值较为一致;气体进入超声速喷管后发生膨胀形成低温(-70℃),使天然气中的水凝结为液滴,同时气体经旋流叶片产生旋流,经中心体的收缩形成较大的离心加速度(300000 g);在巨大的离心场作用下极少部分液相颗粒随气相从扩压器流出,大部分液相颗粒与旋流分离段壁面碰撞被吸附或直接进入积液槽空间被排出,达到气液分离的目的。     

单相及两相流破口的仿真模型

根据Ｍｏｏｄｙ的单相及两相临界流的数学模型，遵照模块化建模思想和原则，开发了热液管道通用的单相及两相流破口仿真模型。该模型已用于一个电站仿真培训装置中。     

低浓度固液两相流中的粗颗粒浓度分布

基于低浓度固液两相流的动理学分析所导出的颗粒相基本方程 ,在二维恒定均匀流的条件下 ,探讨了颗粒相浓度的垂向分布规律。通过模化粗颗粒垂向所受外力 ,得到了颗粒脉动能在均匀、线性和指数分布假设下的粗颗粒浓度公式。这些粗颗粒公式可以在一定条件下转化为基于扩散理论的传统公式 ,并与粗颗粒实验资料符合很好。传统公式在描述粗颗粒浓度分布上存在不足 ,并从动理学角度分析了其原因     

难溶气体对水润滑轴承特性影响分析

水润滑轴承相比传统油润滑轴承,凭借其独特的优势,在各类高速精密旋转机械中均有重要应用.在实际工况中,润滑水中不可避免的混入一定量的难溶气体,参与整个润滑过程.运用计算流体力学CFD软件Fluent,基于气液两相流理论,对考虑湍流及气穴效应的高速水润滑轴承特性进行求解分析,研究难溶气体的含量对轴承间隙气相分布、压力峰值、轴承性能等特性的影响.结果表明:在高速水润滑轴承间隙中,气相基本分布于发散楔中,且最大气体体积分数存在于轴表面;在较小偏心情况下,一定量的难溶气体使轴承间隙内气相分布发生偏移,轴承承载力有所降低,但是对压力峰值和摩擦功耗并无明显影响;随着轴承偏心的增加,影响逐渐消失.     

煤层气井气体对有杆泵排采的影响

依据气液两相流理论,建立煤层气井气水两相井液进泵运动规律的数学模型,给出适应于煤层气井泵充满度的算法,通过求解井液进泵的数值模型及仿真分析,得到煤层气井不同工况下抽油泵内液面和泵充满度的瞬时动态变化规律,以及泵充满度与冲次、泵入口气液比、泵入口压力等参数间的相互关系。利用余隙容积系数与泵内压强的关系和气体压缩膨胀的多变特性,分析出低沉没度下泵发生气锁的条件并给出预防措施。结果表明:降低冲次、减小余隙容积和泵入口气液比以及增大沉没压力可以有效提高泵的充满度,而且泵入口气液比对泵效的影响尤为显著;考虑抽油泵余隙内自由气体的作用后,随着余隙容积系数的增加,泵的充满度逐渐降低。