多相管流计算方法对气举工艺设计影响分析

煤层气同心管气举排水工艺参数的确定方法钟子尧;吴晓东;韩国庆;苏雷;胡彦林【摘要】Coalbed methane wells need dewatering operation before producing gas. Concentric pipe gas lift by adding a small tubing in production tubing, can inject compressed gas through the gas lift-channel, and shall not affect gas flow in casing-tubing annulus as the gas production channel of the CBM wells. On the bases of solid parti-cles migration model in vertical gas-liquid two-phase flow,the critical conditions are obtained that the gas-liquid ve-locity required to pulverize different particle size of coal fine particles from wellbore which concentric pipe gas lift is applying. Using gas-liquid two-phase flow pressure calculation model in concentric pipe annulus, the depth of gas injection point and the placement gas-lift valves can be designed. In consideration of production dynamic character-istics of the CBM wells during dewatering and production process,a method for determining of the concentric pipe gas injection rate is presented. A field test of the concentric pipe gas-lift dewatering process is also presented. Through the analysis of actual production curves of the test gas well,it is proved that the concentric pipe gas-lift de-watering process is feasibility,and the designed parameters of gas lift are reasonable. By calculation of concentric pipe gas-lift efficiency during the dewatering process, it is concluded that the process in the whole test can keep high lifting efficiency. According to discharge critical condition,the likelihood and time of coal fine particle deposi-ting in thebottom of wellbore can be judged and predicted.%煤层气井在产气之前需要进行排水降压作业,同心管气举通过在生产油管中加入小油管,可以为气举提供注气通道的同时,又不影响油套环空作为气井的产气通道.结合固相颗粒在垂直气液两相流中的运移模型,给出了同心管气举条件下,不同粒径煤粉颗粒排出井筒所需要的气液流速条件.通过同心管环空气液两相流压力计算,给出了同心管气举阀安装位置的设计方法,并结合煤层气井排采过程中煤层气井的生产动态特征,给出了注气量的确定方法.对同心管气举排水工艺进行了现场试验,分析了试验气井的实际排采曲线,证明同心管气举排水工艺的可行性,以及气举参数设计的合理性.通过计算排采阶段同心管的气举效率,表明该工艺在整个试验阶段可以保持较高的举升效率.根据煤粉排出的临界条件,判断以及预测煤粉在井底沉积的可能性和时间.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)008【总页数】6页(P55-60)【关键词】煤层气井;排水降压;煤粉;环空多相流;气举;同心管【作者】钟子尧;吴晓东;韩国庆;苏雷;胡彦林【作者单位】中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油华北油田山西煤层气分公司,晋城048000;中国石油大学(北京),北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE3552017年7月19日收到国家自然科学基金(51574256)和国家十三五重大科技专项(2016ZX 05042)资助煤层气井在排水采气阶段，由于井底能量不足，需采取人工举升措施。

多相流领域的数值计算方法及应用随着工业化和科技的不断进步，多相流领域的研究和应用越来越受到重视。

物料在流动过程中会与其他物料或界面发生相互作用，这种复杂的流动状况被称为多相流。

多相流涉及到固体、液体和气体等不同物态的介质，因此其研究和应用需要使用复杂的数值计算方法。

一、多相流的特点多相流的研究和应用过程中涉及到很多行业，比如化工、能源、航空航天等领域。

多相流介质的物理性质不同，具有以下几个特点：1. 相互作用强烈不同相态的物料之间会发生相互作用，例如固体微粒在液体中的漂浮、液滴在气体中的破裂等。

2. 物料运动混乱多相流介质的物料运动速度和方向较难预测，因此多相流的运动模式通常非常复杂。

3. 传递规律复杂多相流介质中不同物料的传递规律复杂，例如液滴的运动、未熔化固体在熔体中的运动等。

4. 可能存在相变多相流介质因为具有不同物态的物料，因此可能存在相变现象，例如气体在液体中的溶解等。

二、多相流的数值计算方法多相流的复杂性使得其研究和应用需要结合各种学科，比如计算流体力学（CFD）、材料科学、传热学等。

在多相流的计算过程中，有两个重要的假设：连续介质假设和相间界面模型。

1. 连续介质假设连续介质假设认为多相流介质可以像单相流一样，被视为连续的流体。

在这种假设下，物理量如质量、动量、能量等可以通过微分方程来描述，以求解其全场的运动学性质。

2. 相间界面模型多相流中不同相态物质的相互作用，使得相界面的存在成为一大难点。

通过相间界面模型对相变的过程和相界面的运动进行数值模拟，从而模拟多相流介质中不同物理量的分布和传递规律。

目前，常见的多相流计算方法包括欧拉方法、拉格朗日方法和欧拉-拉格朗日复合方法。

3. 欧拉方法欧拉方法模拟多相流介质中的物理量在时间和空间上的分布规律。

该方法将不同相态之间的相互作用描述为源项，通过物理量的守恒方程，来求解多相流介质内各物理量的分布规律。

4. 拉格朗日方法拉格朗日方法着重于对多相流介质中物体的运动轨迹进行跟踪和计算。

多相流技术在凝析气管道输送中的应用近年来，随着环境友好型能源的发展，在凝析气输送中采用多相流技术已逐渐受到关注。

凝析气是从天然气中提炼出来的一种有利的可再生能源，其能源密度要比煤、燃料油高得多，可以给大型火力发电厂或涡轮发电机组提供较高的热效率。

与传统的气体输送相比，多相流技术可以有效减少污染，降低能源消耗，减少温度差异。

因此，多相流技术在凝析气输送中的应用越来越受到重视，具有重要的实际意义。

首先，多相流技术具有较低的能耗，可以有效地提高凝析气的输送效率。

多相流技术主要是将凝析气经过气液混合、加热、压缩等过程进行输送，可以起到省能的作用，其中的加热和压缩可降低温度差，减少需要投入的能量。

另外，多相流技术还能够将输送流程简化，可以将多个设备结合在一起，减少环节，缩短输送距离，节省能源。

其次，多相流技术可以降低污染，降低碳排放。

采用多相流技术的管道系统的输送可以有效地控制废气排放，大大减少污染环境的机会，从而有效地减少碳排放量。

此外，多相流技术还可以延长管道的使用寿命，减少对现有管道的改造，进一步降低碳排放。

再者，多相流技术可以促进人类社会的可持续发展。

采用多相流技术，可以提高凝析气的质量，提高气体输送的效率，降低环境污染，消除能源危机，使社会的经济发展和环境保护可以更好的协调发展，为保护环境和可持续发展做出贡献。

综上所述，多相流技术在凝析气输送中的应用具有重要实际意义。

多相流技术可以降低能耗、降低污染、减少温度差异，可以有效地促进人类社会的可持续发展，成为当今可再生能源发展的重要技术手段和保护环境的有效措施。

鉴于以上优势，政府应该加大对多相流技术的投入，加强政策支持，推动凝析气的应用，促进凝析气的全面发展，更好地服务于日益增长的能源消费需求，打造环保型的能源输送体系，谱写人类可持续发展的新篇章。

2020年01月气举工况诊断与治理于喜艳1何能欣2张玮2（1.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津300452；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452）摘要：开展气举井不稳定气举工况研究，对提高气举效率，提升油井产能，尤其对以气举采油方式为主的处于开发中后期的油田，有至关重要的意义。

文章针对B 油田开发中后期气举井频繁出现的井口产出不稳定及间出的异常气举工况，研究出一套基于气举井日常生产参数分析，通过对油、套管井筒压力剖面及井筒多相管流拟合计算结果对比分析，确定注气阀工作状态，进而确定最佳注气点，得出气举优化措施,提出一套可随生产状况变化及时进行气举工况诊断方法。

实际应用表明，该诊断方法与现场测试结果较吻合，气举井产状得到明显改善，可以在同类气举井中推广应用。

关键词：气举；工况诊断；工况优化；气举阀间歇出液是由许多不同因素引起的[1]，比如不正确的气举管柱设计，不合理的阀设置，注入阀入口的尺寸不对，供压的变化，或是阀泄露或堵塞，通常很难找到间歇出油的根本原因。

本文中B 油田随着地层压降增大，油井到中高含水期以后，井下监测点压力下降且波动频繁，气举井生产稳定性变差，油井出现间歇出液及关井后启动困难等复杂情况，已严重影响气举井产量。

为此迫切需要系统分析影响气举工况的主要因素，分类提出改进措施，为提高气举井气举效率和稳定性提供技术支持。

1气举工况诊断技术常用的气举井工况测试诊断技术有:流压、流温曲线分析法和典型油套管压力记录图法[2],该方法受测试仪器精度及气举井况影响,对气举阀工作状态判断容易出现偏差。

气举采油工艺常规分析方法[3]是在录取气举井的油压、套压、注气量等地面资料后，通过下入压力计、温度计等井下工具录取气举井的井下压力、温度资料。

再通过绘制深度-压力和深度-温度曲线进行分析。

常规分析方法测试工作量大，压力、温度资料的一致性差，资料处理复杂，容易给现场分析管理人员带来一定的技术处理难度。