涡流排液采气的液滴动力学分析与螺旋角优化

摘要：

井下涡流排液采气是一种新型排采技术,目前对于涡流排液采气井筒旋流场液相受力特性和运动规律的认识仍然不清楚.为此,根据两相流体动力学理论,对井筒旋流场中液滴的受力特性进行分析,得到了液滴沿轴向和径向的运动方程,并对Basset力、虚拟质量力、Magnus力、Saffman力和Stokes力等典型作用力进行了量级比较.同时,以液滴所受垂直向上合力最大为原则,推导了涡流工具最优螺旋角公式;在所建立的液滴受力模型基础上,全面分析了各项作用力的成因、特点和方向.结果表明:①经过量级比较,可以忽略影响较小的视质量力、Basset力和对流体积力;②与常规井筒流场相比,旋流场中液滴在垂向增加了向上的离心力分量,有利于液滴向上运移.进而采用实例分析验证了最优螺旋角公式的可靠性,并且发现:随着井深减小,气体携液能力增强、最优螺旋角增大.该研究成果对于现场井下涡流工具优化设计和涡流排液采气作业具有指导意义.

关键词：气井、涡流工具、排液采气、旋流场、受力分析、量级比较、螺旋角、优化

所属期刊栏目：36

分类号：TE3;TE2

资助基金：国家科技重大专项2011ZX05009-005;北京市自然科学基金青年项目3154039;中国石油化工股份有限公司技术开发项目34400004-14-ZC0607-0001

在线出版日期：2016-06-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：45-50