涡流携液影响因素研究

韩正全（哈尔滨石油学院，黑龙江 哈尔滨 150028）

涡流携液影响因素研究

韩正全（哈尔滨石油学院，黑龙江 哈尔滨 150028）

气田进入开发中后期后，含水率不断上升，本文通过对影响涡流工具携液效果的影响因素进行敏感性分析，为涡流工具的设计提供理论支持。

涡流工具；携液效率；井筒积液；最终采收率

伴随着我国油气田开发的不断深入，很多油气田已经进入中、高含水期。气井产水量的不断增加对天然气的生产构成了严重的威胁，为了解决这类问题，排水采气技术的研究被提出，并得到广泛的发展和应用，涡流工具因为自身的优势成为了解决问题新的关注点。针对该技术问题，拟对涡流工具携液机理进行实验与数值模拟研究，对影响涡流工具携液效果的影响因素进行敏感性分析，在此基础上优化涡流工具结构参数，建立气井涡流携液举升工艺优化设计方法，为涡流工具的现场实践提供理论支持和技术保障。

1 涡流排水采气工艺技术概述

涡流技术在油气田的应用，是由美国能源部(Department of Energy，简称DOE)2001年资助，针对提高美国油气田采收率、延长开采寿命的研究项目，由国家能源技术实验室(National Ener⁃gy Technology Library，简称NETL)组织实施、测试、验收。

井下涡流工具是由一个圆柱形或圆锥形的内实体和外面加上螺旋叶型片构成。令进入内实柱体和油管间的流体介质沿着螺旋面进行加速，以实现改变流体介质的流动通道、流动形态的目的。

目前涡流工具可分为DX型、DXI型以及DXR型三类：

最常用的井下涡流工具为DXR型，其可放置在井下油管内的任意位置。其具体结构如图1。

图1 涡流工具结构示意图（由左到右分别是DX型、DXI型、DXR型）

2 涡流实验

对不同参数工具进行携液测试，以期得到工具参数对携液效果的影响规律。对不同参数工具进行临界流速测试，以期得到工具参数对携液临界流速的影响规律。

基于动力相似原理，本室内实验对气井实际生产情况进行模拟，模拟油气藏内与井筒内的气液两相生产状况。对不同槽深以及槽宽下的涡流工具分别进行实验，对影响涡流工具携液效果的因素进行详尽分析。

3 实验结果分析

（1）槽深对涡流工具携液影响分析

由图2，随着涡流工具槽深的增大，携带液体的能力减弱。分析认为，槽深减小，流体过流面积减小，有效增大气体流速，增大了气体携液能力。根据涡流理论，同时切向速度的增大能够有效降低轴向气芯处压力，能够有效将工具下方流体抽吸上来。

（2）槽宽对涡流工具携液影响分析

工具最佳槽宽为24mm，该槽宽条件下，携液量最大。随着槽宽的减小，携液效果先增大后减小。该结果与数值模拟分析结果相符。分析认为，由于槽宽的减小，流体过流面积减小。截面上流体切向速度增大。Mv2/R气液所受离心力差异增大，分离效果变好，气体受液体阻力减小，气体轴向流速增大，携液效果增加。随着槽宽进一步减小，气液流速增大，质量差异对离心力影响减弱，气液分离效果变差，气体所受阻力增大，气体轴向流速减小，携液效果降低。

图2 不同槽深下产气量与携液量曲线图

（3）槽深对临界流速影响分析

槽深越小，临界流速越小。槽深减小，流体过流截面减小，有效增大流体流速，有效减小井底积液。

（4）槽宽对临界流速影响分析

实验结果显示，虽然槽宽的变化对临界流速有一定影响，但在实验范围内，槽宽对临界流速影响极小。

4 结语

（1）随着涡流工具槽深的增大，携带液体的能力减弱，携带出来的液量减少。

（2）随着槽宽的减小，携液效果先增大后减小。

（3）槽深越小，临界流速越小。

（4）实验结果显示，虽然槽宽的变化对临界流速有一定影响，但在实验范围内，槽宽对临界流速影响极小。