氣舉柱塞偏心環(huán)空間隙流場數(shù)值分析

田 柯，高爾斯，王 漢，崔 璐*，竇益華

(1.西安石油大學機械工程學院，西安 710065；2.中國石油煤層氣有限責任公司臨汾分公司，臨汾 042300；3.中國石油西南油氣田分公司工程技術(shù)研究院，成都 610031)

部分氣田在開采后期會出現(xiàn)地層壓力降低、產(chǎn)氣量減少等現(xiàn)象，造成井筒底部積液，最終將氣層完全壓死以至關(guān)井[1]。因此，針對井筒內(nèi)積液[2]，需要借助外力將液體排出，恢復天然氣產(chǎn)能。目前普遍采用柱塞式氣舉裝置[3]進行間歇式氣舉排液。柱塞氣舉裝置的工作原理是利用井底壓差推動柱塞向上運動并舉升柱塞上部液體至井口，從而實現(xiàn)排水采氣[4-5]。這種裝置一方面提高了生產(chǎn)效率，避免氣體的無效損耗；另一方面可有效防止油井的結(jié)蠟、結(jié)垢，節(jié)省了清蠟防垢的時間和費用[6]。

在柱塞上行過程中，由于柱塞外壁與油管內(nèi)壁之間存在縫隙，所以會出現(xiàn)氣體滑脫和液體漏失現(xiàn)象[7-8]，嚴重影響舉升效率。因此，對于氣舉柱塞的研究主要集中于結(jié)構(gòu)優(yōu)化和運動規(guī)律[9-11]。其中，柱塞的管內(nèi)通過性和氣舉效率取決于柱塞運動環(huán)空間隙尺寸，較大的間隙具有較好的通過性，但是容易漏液；而小間隙具有較好的密封性，但是柱塞容易卡堵。針對氣舉柱塞結(jié)構(gòu)對氣舉過程密封效果及運動特性的影響，學者們已深入研究了柱塞外壁開槽與否[12-13]及環(huán)形凹槽形狀[14-15]對環(huán)空間隙密封特性的影響。為提升柱塞下井速度，張井龍等[16]、黃偉明等[17]研究了柱塞整體結(jié)構(gòu)對下降過程所受阻力的影響。……