【摘 要】
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在煤层气井开采过程中在井底设置节流阀来降低压力和控制流量,但节流后温度下降,在一定条件下容易形成水合物。为了煤层气井底节流阀节流后形成水合物的条件,论文利用数值模拟的方法,研究节流比、进口压力等参数对节流效应的影响。结果表明,在进口压力1~6MPa的范围内,当节流比不变时,压降随着进口压力的增大而增大,温降随进口压力的增大而增大,焦汤系数随着井口压力的增大逐渐减小;当进口压力不变时,压降随节流比的
【基金项目】
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新疆科林思德新能源有限公司委托的科研项目“阜康西部矿区井下气液两相流流态与温度关系测试、井下气体焦汤效应参数定量测试、气水两相流焦汤效应与产量剖面定量解释分析”；
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在煤层气井开采过程中在井底设置节流阀来降低压力和控制流量,但节流后温度下降,在一定条件下容易形成水合物。为了煤层气井底节流阀节流后形成水合物的条件,论文利用数值模拟的方法,研究节流比、进口压力等参数对节流效应的影响。结果表明,在进口压力1~6MPa的范围内,当节流比不变时,压降随着进口压力的增大而增大,温降随进口压力的增大而增大,焦汤系数随着井口压力的增大逐渐减小;当进口压力不变时,压降随节流比的增大而减小,温降随节流比的增大而减小,焦汤系数不随着节流比变化而变化;当节流阀的进口压力大于5MPa时,煤层气开采过程中易形成天然气水合物。其次对煤层气井下气液两相流流态展开了研究,对不同工况下的两相流进行了数值模拟,揭示了影响井下气液两相流流态的因素和影响规律。研究表明:增大温度和压力会影响到气液两相流的混合速度,对气液两相流流态影响不大。含气率对两相流流态的影响很大,当含气率小于等于0.2时,气液两相流呈现环状流;当含气率在0.2到0.3之间气液两相流流态呈现段塞流;当含气率在0.5到0.6之间时,气液两相流流态呈现搅动流;当含气率在0.8以上时,气液两相流流态呈现环状流。最后对竖直环空管内气液两相流通过节流阀对流型的影响进行了研究,利用ANSYS模拟出了不同节流比、进口压力、含气率的工况下,在环空中气液两相流的呈现的四种流态,并分析了这些流态的含气率以及不同节流比下的压降,得到了压降对两相流流态的研究,并通过理论公式进行了验证。研究表明:流体节流后,气液两相流在环控管中呈现的流态有较大的差异,是因为流体经过节流比为0.2的节流阀节流后,压降较大近似为2MPa,气体膨胀导致环控管中截面含气率增大,近似增加了0.2;而经过节流比为0.4的节流阀节流后,压降较小近似1.3MPa,气体膨胀导致环控管中截面含气率增大,近似增加了0.1。并且在长距离的输气管道中,存在较大的压降,因此进口压力对气液两相流流态有较大影响,特别是在压降大于2MPa时,在环空管内会呈现多种流态共存的现象。
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