气井井下节流工艺的数值模拟.pdf

气井井下节流工艺的数值模拟.pdf北京石油化工学院学报
193 V0119 No3
Journal Beijing Institute
20119 Sep2011

气井井下节流工艺的数值模拟
刘亮王岳李朝阳罗凯高岩
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摘要基于砺鄄⒂τ肅软件建立了简化的全井段天然气井井下节流工艺的物
UDF
温度场进行了数值模拟。得到了井下气体温度、压强、流速关于井深的分布曲线并对节流处的参数变化
进行分析。通过模拟发现,节流前后的温降较大,温度在节流口出口附近存在最小值。地热对节流后天
然气起到了加温作用;模拟结果证实了井下节流工艺具有保温的特点,为合理确定节流嘴下入深度,使
节流后天然气温度高于节流后压力下水合物生成温度,从而为预防水合物生成提供了一定的理论依据。
关键 CFD
TE375
天然气井井下节流工艺是将井下节流气嘴]
置于油管内的某一适当位置来实现在井筒内节游向』二游温度、压力的综合计算方法,并且采用
流降压,以达到预防水合物生成的目的。国内临界状态判定的新方法确定了井筒内的实际流
外诸多油气田都曾依据自身的油气田特点以及 3
所掌握的技术进行井下节流工艺试验研究并成后出现较大压差的弊端,修正了节流嘴的设计模
I型,提出在深井井筒中安装双节流嘴的设计构
气田以及垦西油气田等都曾通过试验证实井下 CFD
节流可以起到预防冬季管线冰堵,提高集气流后全井段数值模拟分析的文献资料并不多见。
[1] 考虑地温梯度的影响,以计算流体力学和
国内外的许多学者也都对气井井下节流工空气动力学为理论依据,笔者对节流装置前后
艺做过大量的研究。 P 萚以经的温度场与流场进行了数值模拟。
验公式为依据进行了数值计算,并考虑到井筒
1 问题描述及模型
内摩擦阻力与节流嘴压降等因素,得出了沿井
深的压强分布,并且与无节流装置时的情况进根据川渝地区某井下节流工艺的实际参
ROSPoettmanAsMord5]数,选取击油管固定型井下节流器,节流
定的假设条件下,推导了大量的数学模型,但实 d0310ITih02m
际应用效果不是很理想,未能得到普遍应用。在 h1=2103mH=365103ITI
J底压力— PaP2=08
分析了地面与井下气嘴节流的相关性,在工程实 107,井口温度℃,地层温度梯
际中得到了较好应用。韩丹岫等【分析了井下 1943100ITI|D
安装节流装置与未安装节流装置时压力和温度热热軨一·,导
的变化,建立了天然气井管流预测模型、压降温热系数篒一 W(ITIK)
降预测模型以及节流动态预测模型,得到了较好×~·<蚧募负文P腿缤
所示。
2011-0401 将在井筒内高压下天然气的流动统一考虑
3 5
均为常数,分别取,,,。
(2)
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式中:琔,分别为琘方向的速度分量/
;￡为时间弧籇为密度痬。
(3)
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1
为稳态的二维问题。考虑地温温度梯度的影 Pduy++{[2(+
响,其数学描述为: ,
T(z)=27315+22397+001936(--x) )])+l(