渦流攜液影響因素研究

韓正全（哈爾濱石油學院，黑龍江 哈爾濱 150028）

渦流攜液影響因素研究

韓正全（哈爾濱石油學院，黑龍江 哈爾濱 150028）

氣田進入開發中后期后，含水率不斷上升，本文通過對影響渦流工具攜液效果的影響因素進行敏感性分析，為渦流工具的設計提供理論支持。

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的不斷深入，很多油氣田已經進入中、高含水期。氣井產水量的不斷增加對天然氣的生產構成了嚴重的威脅，為了解決這類問題，排水采氣技術的研究被提出，并得到廣泛的發展和應用，渦流工具因為自身的優勢成為了解決問題新的關注點。針對該技術問題，擬對渦流工具攜液機理進行實驗與數值模擬研究，對影響渦流工具攜液效果的影響因素進行敏感性分析，在此基礎上優化渦流工具結構參數，建立氣井渦流攜液舉升工藝優化設計方法，為渦流工具的現場實踐提供理論支持和技術保障。

1 渦流排水采氣工藝技術概述

渦流技術在油氣田的應用，是由美國能源部(Department of Energy，簡稱DOE)2001年資助，針對提高美國油氣田采收率、延長開采壽命的研究項目，由國家能源技術實驗室(National Ener?gy Technology Library，簡稱NETL)組織實施、測試、驗收。

井下渦流工具是由一個圓柱形或圓錐形的內實體和外面加上螺旋葉型片構成。令進入內實柱體和油管間的流體介質沿著螺旋面進行加速，以實現改變流體介質的流動通道、流動形態的目的。

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的任意位置。其具體結構如圖1。

圖1 渦流工具結構示意圖（由左到右分別是DX型、DXI型、DXR型）

2 渦流實驗

對不同參數工具進行攜液測試，以期得到工具參數對攜液效果的影響規律。對不同參數工具進行臨界流速測試，以期得到工具參數對攜液臨界流速的影響規律。

基于動力相似原理，本室內實驗對氣井實際生產情況進行模擬，模擬油氣藏內與井筒內的氣液兩相生產狀況。對不同槽深以及槽寬下的渦流工具分別進行實驗，對影響渦流工具攜液效果的因素進行詳盡分析。

3 實驗結果分析

（1）槽深對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。根據渦流理論，同時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。該結果與數值模擬分析結果相符。分析認為，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。隨著槽寬進一步減小，氣液流速增大，質量差異對離心力影響減弱，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 不同槽深下產氣量與攜液量曲線圖

（3）槽深對臨界流速影響分析

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）槽寬對臨界流速影響分析

實驗結果顯示，雖然槽寬的變化對臨界流速有一定影響，但在實驗范圍內，槽寬對臨界流速影響極小。

4 結語

（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）實驗結果顯示，雖然槽寬的變化對臨界流速有一定影響，但在實驗范圍內，槽寬對臨界流速影響極小。