帶井下節(jié)流的天然氣氣井流場的數(shù)值模擬.pdf

1、天然氣井下節(jié)流在天然氣開采工藝方面是一個(gè)新的研究方向。井下節(jié)流工藝技術(shù)是將井下節(jié)流器置于油管某一適當(dāng)位置，來實(shí)現(xiàn)井筒節(jié)流降壓以充分利用地?zé)峒訙?，使?jié)流后氣流溫度高于節(jié)流后壓力條件下的水合物形成初始溫度，這樣在井筒內(nèi)不會(huì)形成水合物堵塞，從而達(dá)到地面管線壓力降低，控制氣井產(chǎn)量，取消地面加熱保溫裝置的一種采(油)氣工藝技術(shù)。 對(duì)無節(jié)流和有節(jié)流兩種情況的天然氣氣井流場進(jìn)行數(shù)值模擬。在對(duì)相應(yīng)的物理模型進(jìn)行合理的簡化基礎(chǔ)上，根據(jù)質(zhì)量、動(dòng)量、

2、能量守恒定律以及相應(yīng)的狀態(tài)方程，導(dǎo)出關(guān)于氣井的壓力、溫度、流速及密度的方程組，建立合理的數(shù)學(xué)模型。對(duì)無節(jié)流情況所建立的數(shù)學(xué)模型采用四階龍格-庫塔法進(jìn)行求解，對(duì)有節(jié)流情況所建立的數(shù)學(xué)模型采用牛頓法求解。利用Fortran語言對(duì)該模型進(jìn)行計(jì)算編程，對(duì)一些給定初始條件和邊界條件的天然氣氣井進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到井筒內(nèi)流體各參數(shù)沿井深分布狀況，并將計(jì)算結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析，以了解氣井內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律，并通過計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果來驗(yàn)證該

3、數(shù)學(xué)模型的可用性以及對(duì)井下節(jié)流研究的重要意義。 利用上面所建立的數(shù)學(xué)模型、數(shù)值計(jì)算方法以及相應(yīng)的計(jì)算程序，我們可以得到天然氣氣井內(nèi)流體各參數(shù)沿井深分布的情況，包括節(jié)流嘴附近流體的相關(guān)參數(shù)。這些參數(shù)的分布僅僅是與井深相關(guān)的一維分布情況。在截面有很大變化的節(jié)流嘴附近，流體的流動(dòng)狀態(tài)十分復(fù)雜，由于管徑的突縮突擴(kuò)的變化，原來穩(wěn)定的層流狀態(tài)變成了紊流狀態(tài)，在截面變化處還會(huì)產(chǎn)生渦流區(qū)，而且流速由亞音速變?yōu)槌羲?，同時(shí)產(chǎn)生激波，流速再變?yōu)閬喴?/p>