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气井积液可视化实验研究

魏纳  
【摘要】: 气藏在开发过程中都会产出地层水或凝析液,产出液若不能及时排出,就会聚积在井底,造成水淹停产。气井如何连续携液以及积液气井如何排液对于天然气生产是十分重要的。论文研究建立了一套可视化实验架,采用压缩空气和水作为流体介质,模拟气井连续携液和积液这一物理现象。实验测试井口压力、井口温度、注入气量及实验液量等参数,采用现代化技术手段捕捉高速气流中液滴实际形状。通过对实验测试数据处理,并同现有几种连续携液模型对比发现;实验结果同Turner液滴模型公式计算结果基本相符。同时论文对于气井零液流量这一特殊的积液行为进行实验研究,观察其流型并提出该积液行为的计算新模型。本文主要完成了以下工作; 1.自主研制了一套可视化气井积液实验装置(高为16m,管通径为40mm)。考虑实际气井生产情况,采用雾化发生短节和液膜发生短节作为典型液体注入方式,并以压缩空气作为模拟气相介质,采用有机玻璃管作为实验管路以达到可视化实验的目的;管路安装并使用压力传感器、压降传感器、流量计、超声波液位仪以及数字式温度计等先进仪器设备。 2.通过改变实验液体注入方式即;液滴、液膜,测试积液过程两相流水动力学参数,并进行液滴、液膜方式积液程度的对比研究。对实验数据以及实验拍摄结果进行处理分析,通过仪器(高分辨率数码相机,7.0×10~6像素)观测得到实际液滴模型(椭球体)以及评价优选出更符合实际的Turner连续携液数学模型; 3.在不同条件下(定气量变液位、定液位变气量)以水为液相,利用实验架观察研究气井零液流量气提流动这一特殊气液两相流动现象。提出零液流量气提流动的两相流水动力学新模型,应用该模型计算实验零液流量气提流动的持液率和压力降,该计算结果与测试数据相吻合。 4.以中原油田、长庆气田以及川西气田实际气井生产数据为例,与Turner模型比较,其吻合度较好。同时,论文对川西气田7口井各重要参数进行敏感性分析从而得出天然气井积液的规律性认识。 本论文研究成果对于利用连续携液理论指导气井的实际生产、产水气井的携液计算、气井的优化配产、严重积液气井的复产计算均有较强的指导性。


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