低压低产气井产气量低于临界携液流量时气井出现积液现象,严重影响了气井连续稳定开采。涡流排水采气工艺是一项应用于低压低产气井排水采气的新工艺,本文通过理论研究和实验研究相结合,对涡流工具进行了优化设计,主要研究内容如下:(1)调研气井目前使用的常规排水采气工艺、国内外涡流排水采气工艺,收集了长庆油田各个区块的低压低产气井资料,获得产气量和含水率等工况参数;(2)通过对涡流排水采气工作原理分析,设计涡流工具的结构,进行了气液两相涡流排水采气机理研究、计算了管柱系统内加载涡流工具后的旋流总持续距离;(3)通过Solid Edge软件建立涡流工具的数学模型,导入GAMBIT中进行网格划分,使用FLUENT软件对油管加载涡流工具后进行数值模拟,得到了液相体积分数分布规律、轴向速度分布规律和旋流流动规律等;(4)采用正交试验的方法,制定了涡流工具结构尺寸因素的正交表,优化设计涡流工具结构尺寸参数,得到最佳结构尺寸的组合;(5)对理论分析优选出的6组涡流工具,进行涡流排水采气室内实验,分析数值模拟与室内实验结果,验证了理论分析与室内实验的一致性,并最终优选出2组涡流工具。