渦流攜液影響因素研究

韓正全（哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028）

渦流攜液影響因素研究

韓正全（哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150028）

氣田進(jìn)入開發(fā)中后期后，含水率不斷上升，本文通過對(duì)影響渦流工具攜液效果的影響因素進(jìn)行敏感性分析，為渦流工具的設(shè)計(jì)提供理論支持。

渦流工具；攜液效率；井筒積液；最終采收率

伴隨著我國油氣田開發(fā)的不斷深入，很多油氣田已經(jīng)進(jìn)入中、高含水期。氣井產(chǎn)水量的不斷增加對(duì)天然氣的生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，為了解決這類問題，排水采氣技術(shù)的研究被提出，并得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，渦流工具因?yàn)樽陨淼膬?yōu)勢(shì)成為了解決問題新的關(guān)注點(diǎn)。針對(duì)該技術(shù)問題，擬對(duì)渦流工具攜液機(jī)理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究，對(duì)影響渦流工具攜液效果的影響因素進(jìn)行敏感性分析，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化渦流工具結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立氣井渦流攜液舉升工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，為渦流工具的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐提供理論支持和技術(shù)保障。

1 渦流排水采氣工藝技術(shù)概述

渦流技術(shù)在油氣田的應(yīng)用，是由美國能源部(Department of Energy，簡(jiǎn)稱DOE)2001年資助，針對(duì)提高美國油氣田采收率、延長(zhǎng)開采壽命的研究項(xiàng)目，由國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(National Ener?gy Technology Library，簡(jiǎn)稱NETL)組織實(shí)施、測(cè)試、驗(yàn)收。

井下渦流工具是由一個(gè)圓柱形或圓錐形的內(nèi)實(shí)體和外面加上螺旋葉型片構(gòu)成。令進(jìn)入內(nèi)實(shí)柱體和油管間的流體介質(zhì)沿著螺旋面進(jìn)行加速，以實(shí)現(xiàn)改變流體介質(zhì)的流動(dòng)通道、流動(dòng)形態(tài)的目的。

目前渦流工具可分為DX型、DXI型以及DXR型三類：

最常用的井下渦流工具為DXR型，其可放置在井下油管內(nèi)的任意位置。其具體結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 渦流工具結(jié)構(gòu)示意圖（由左到右分別是DX型、DXI型、DXR型）

2 渦流實(shí)驗(yàn)

對(duì)不同參數(shù)工具進(jìn)行攜液測(cè)試，以期得到工具參數(shù)對(duì)攜液效果的影響規(guī)律。對(duì)不同參數(shù)工具進(jìn)行臨界流速測(cè)試，以期得到工具參數(shù)對(duì)攜液臨界流速的影響規(guī)律。

基于動(dòng)力相似原理，本室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)氣井實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行模擬，模擬油氣藏內(nèi)與井筒內(nèi)的氣液兩相生產(chǎn)狀況。對(duì)不同槽深以及槽寬下的渦流工具分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)影響渦流工具攜液效果的因素進(jìn)行詳盡分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）槽深對(duì)渦流工具攜液影響分析

由圖2，隨著渦流工具槽深的增大，攜帶液體的能力減弱。分析認(rèn)為，槽深減小，流體過流面積減小，有效增大氣體流速，增大了氣體攜液能力。根據(jù)渦流理論，同時(shí)切向速度的增大能夠有效降低軸向氣芯處壓力，能夠有效將工具下方流體抽吸上來。

（2）槽寬對(duì)渦流工具攜液影響分析

工具最佳槽寬為24mm，該槽寬條件下，攜液量最大。隨著槽寬的減小，攜液效果先增大后減小。該結(jié)果與數(shù)值模擬分析結(jié)果相符。分析認(rèn)為，由于槽寬的減小，流體過流面積減小。截面上流體切向速度增大。Mv2/R氣液所受離心力差異增大，分離效果變好，氣體受液體阻力減小，氣體軸向流速增大，攜液效果增加。隨著槽寬進(jìn)一步減小，氣液流速增大，質(zhì)量差異對(duì)離心力影響減弱，氣液分離效果變差，氣體所受阻力增大，氣體軸向流速減小，攜液效果降低。

圖2 不同槽深下產(chǎn)氣量與攜液量曲線圖

（3）槽深對(duì)臨界流速影響分析

槽深越小，臨界流速越小。槽深減小，流體過流截面減小，有效增大流體流速，有效減小井底積液。

（4）槽寬對(duì)臨界流速影響分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，雖然槽寬的變化對(duì)臨界流速有一定影響，但在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，槽寬對(duì)臨界流速影響極小。

4 結(jié)語

（1）隨著渦流工具槽深的增大，攜帶液體的能力減弱，攜帶出來的液量減少。

（2）隨著槽寬的減小，攜液效果先增大后減小。

（3）槽深越小，臨界流速越小。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，雖然槽寬的變化對(duì)臨界流速有一定影響，但在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，槽寬對(duì)臨界流速影響極小。