大液量气井气体携液实验与多液滴理论研究

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在我国已开发的气藏中,大多数均为有水气藏,天然气开采中常伴随着凝析油和水等液体。部分液体可能会沉降到井底造成气井减产甚至停产。目前常用Turner模型计算气体携液的临界速度。Turner模型是从作用在一滴单液滴上的力平衡推导出的,认为当气体生产速度大于其临界速度以后气流就会把液体带走,而与该气井中的液体含量多少无关。2010年,SPE120580文章发表了多液滴观点和模型,认为在Turner临界流速下,液量液存在一个临界值,当气流中液体含量超过某临界值以后,即使在Turner临界流速下,气井仍会积液,气体携液临界速度会随气流中的液体含量的增加而升高。本文通过用水与空气完成气体携液实验。共进行了288次有效的气体携液实验,准确测量并记录下实验中的气体流量、液体流量、温度、压力等参数。首先,通过实验验证了Turner临界流速观点;然后,实验结果证明了气体携液的多液滴观点:当气体流速大于Turner临界流速时,少量液体被气体全部带走,没有积液;但当气流中液体流量增加到某一值时,大于Turner临界流速的气流中仍然会出现积液。实验测得的临界持液率值为0.0085。根据实验数据,修正了多液滴模型。最后,根据多液滴理论,建立上升的气流中存在液滴间的碰撞、粘合、下落、分解、再上升的理论模型。本文通过对井筒单元划分,着重研究每个单元内液滴之间的碰撞概率、沿井筒的液滴数目分布和最终达到井口液滴数目,最终得出,当气井气流速度一定时,随着液滴数目的增加,到达井口的液滴数目先增加后减小,存在一个临界值,当液滴数目小于极大值时,井筒内各个单元的液滴数目最终会达到一个动态的平衡,当液滴数目大于临界值,平衡被打破,井筒内液滴出现掉落情况,此时的井口持液率为临界持液率,计算值为0.00935。
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