气田进入开发中后期后,气井产量不断降低、产水量日益增多,排水采气成为稳产和提高采收率的必然选择。涡流工具作为一种新型的排水采气工艺技术,在国外得到了较广泛的使用,而且取得了良好的效果。但是涡流工具在国内气井上的使用效果不佳,究其原因是人们对涡流工具的使用条件尚未有较为明确的认识,选井不合适,参数结构有待进一步优化。本文首先分析了气井携液模型、气液两相管流压降模型,优选了李闵模型,H-B模型和刘通模型。对比实验结果和模拟结果,验证模拟的可行性,分析气液两相在涡流工具流道中的流动。气液经过涡流工具后,将产生切向和轴向速度的变化,从产生切向和轴向速度形成开始到切向速度消失和轴向速度归于正常流速间的作用距离较短。表明切向、轴向速度的变化不是影响涡流工具有效作用距离的关键因素。利用优选的压降模型(H-B模型和刘通模型)计算未安装和安装涡流工具时井筒内的压降,并计算实际流速和临界流速,计算发现涡流工具使临界流速降低了 16.1%。从而揭示了涡流工具排水采气的本质在于液相流动型态的改变,使分散液滴流变成了环状流。结合现场6 口使用涡流工具的生产井数据进行临界流速计算,计算结果表明涡流工具最大可降低40%临界流速。因此,当一口未使用涡流工具的井的v实为(0.6～1)v临时,使用涡流工具可以有效排液,其有效作用距离为1100～1700m。从液相分布、切向速度和轴向速度角度分别分析了螺距、导流叶片高度、内径、导程倍数、叶片数对涡流工具作用效果的影响。最后从正交试验角度分析涡流工具的最优参数组合,当涡流工具参数为:内径54mm、螺距200mm、叶片高度20mm、1倍导程、单叶片时,涡流工具作用效果最好。