排水采氣-螺旋流工藝

1、產(chǎn)水氣井螺旋流工藝技術(shù)2015年7月132螺旋流排水采氣工藝原理螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)與技術(shù)要求第 3 頁(yè)第 3 頁(yè)氣藏氣藏產(chǎn)水產(chǎn)水危害危害. .降低氣相滲透率，降低氣降低氣相滲透率，降低氣井產(chǎn)能，提前進(jìn)入遞減期井產(chǎn)能，提前進(jìn)入遞減期 。. .最終采收率將降低最終采收率將降低螺旋流排水采氣工藝原理第 4 頁(yè)第 4 頁(yè)排水采氣工藝選型第 5 頁(yè)第 5 頁(yè)排水采氣工藝工藝選型表第 6 頁(yè)第 6 頁(yè)排水采氣工藝經(jīng)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比在取得同樣排水采氣效果的前題下，盡量選用成本低的工藝在取得同樣排水采氣效果的前題下，盡量選用成本低的工藝。第 7 頁(yè)第 7 頁(yè)螺旋流排水采工藝適應(yīng)條件工藝適應(yīng)

2、性：適應(yīng)井況：中壓、小水，產(chǎn)氣量在臨界攜液流速上下的井綜合成本低于泡排，經(jīng)濟(jì)性好第 8 頁(yè)第 8 頁(yè)缺缺 點(diǎn)點(diǎn). .液滴隨機(jī)碰撞，可能合并聚集造成積液；液滴隨機(jī)碰撞，可能合并聚集造成積液；. .氣液分子易接觸，易于形成水合物；氣液分子易接觸，易于形成水合物；. .沿管線流動(dòng)，攜液能力受流速低影響；沿管線流動(dòng)，攜液能力受流速低影響；. .沿程流動(dòng)壓力損失受管線摩阻影響明顯。沿程流動(dòng)壓力損失受管線摩阻影響明顯。優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn). .保持小液滴狀態(tài)，降低了積液的可能；保持小液滴狀態(tài)，降低了積液的可能；. .氣液分子易分離，降低水合物形成概率；氣液分子易分離，降低水合物形成概率；. .增加圓周拖拽力，攜液能

3、力明顯增加；增加圓周拖拽力，攜液能力明顯增加；. .管線易形成液膜，有效降低管線摩阻。管線易形成液膜，有效降低管線摩阻。螺旋流排水采氣工藝原理第 9 頁(yè)第 9 頁(yè) 螺旋流的產(chǎn)生，可分為自然螺旋流的產(chǎn)生，可分為自然現(xiàn)象現(xiàn)象( (如龍卷風(fēng)、水渦等如龍卷風(fēng)、水渦等) )和人為和人為強(qiáng)制形成，在這里強(qiáng)制形成，在這里。螺旋流的螺旋流的，需要通，需要通過各種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常人們把過各種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常人們把各種能產(chǎn)生螺旋流的部件稱為各種能產(chǎn)生螺旋流的部件稱為。螺旋流排水采氣工藝原理第 10 頁(yè)第 10 頁(yè) 螺旋流的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)流動(dòng)形式具有軸向速度和周向速度分量，流場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)沿螺旋流的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)流動(dòng)形式具有軸向速度

4、和周向速度分量，流場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)沿管道中心線螺旋前進(jìn)。與普通管流相比，螺旋流具有以下特征：管道中心線螺旋前進(jìn)。與普通管流相比，螺旋流具有以下特征：. .較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，湍流度低較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，湍流度低；. .具有周向速度分量，管道中心壓強(qiáng)低，外壁壓強(qiáng)高，流體運(yùn)動(dòng)具有具有周向速度分量，管道中心壓強(qiáng)低，外壁壓強(qiáng)高，流體運(yùn)動(dòng)具有向心聚集的趨勢(shì)，這樣在物質(zhì)傳輸過程中，能使物質(zhì)輸運(yùn)更遠(yuǎn)向心聚集的趨勢(shì)，這樣在物質(zhì)傳輸過程中，能使物質(zhì)輸運(yùn)更遠(yuǎn)；. .管道橫截面內(nèi)軸向速度分布與普通管內(nèi)湍流更陡峭，管道橫截面內(nèi)軸向速度分布與普通管內(nèi)湍流更陡峭，流動(dòng)主要集中在中心流動(dòng)主要集中在中心。多漩渦多漩渦聚集聚集穩(wěn)定穩(wěn)定螺旋

5、流排水采氣工藝原理第 11 頁(yè)第 11 頁(yè)井筒內(nèi)螺旋流下液滴受力圖井筒內(nèi)螺旋流下液滴受力圖 地面管線內(nèi)螺旋流下液滴受力圖地面管線內(nèi)螺旋流下液滴受力圖 在螺旋狀態(tài)下，液滴受重力，氣體對(duì)它的浮力在螺旋狀態(tài)下，液滴受重力，氣體對(duì)它的浮力及氣流對(duì)它的曳力，以及切向速度對(duì)它的附加拖曳及氣流對(duì)它的曳力，以及切向速度對(duì)它的附加拖曳力：力：(L-g)gV=gVg(1+cos)2SCd/2其中：為螺旋角。)/arctan(22xzyVVV 在螺旋流排水采氣過程中，由于液滴同時(shí)圓周運(yùn)在螺旋流排水采氣過程中，由于液滴同時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)，氣體分子對(duì)液滴額外的切向拖曳力，切向拖曳力動(dòng)，氣體分子對(duì)液滴額外的切向拖曳力，切向拖曳

6、力的大小取決于流速的切向分量及螺旋角度，切向分量的大小取決于流速的切向分量及螺旋角度，切向分量可以分解為向上的壓差力和維持液滴軸向運(yùn)動(dòng)的切向可以分解為向上的壓差力和維持液滴軸向運(yùn)動(dòng)的切向力。故螺旋角設(shè)計(jì)對(duì)起旋效果至關(guān)重要。力。故螺旋角設(shè)計(jì)對(duì)起旋效果至關(guān)重要。 由于額外拖拽力作用，采用螺旋流排水由于額外拖拽力作用，采用螺旋流排水采氣，臨界攜液流速可以降低采氣，臨界攜液流速可以降低30%30%以上。以上。攜攜液液能能力力機(jī)機(jī)理理螺旋流排水采氣工藝原理第 12 頁(yè)第 12 頁(yè)壓壓降降減減損損機(jī)機(jī)理理 在地面螺旋流作用下，由于液在地面螺旋流作用下，由于液滴的圓周運(yùn)動(dòng)，水分子密度較大，滴的圓周運(yùn)動(dòng)，水分

7、子密度較大，在切向拖曳力作用下，在管壁高速在切向拖曳力作用下，在管壁高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成液膜，有效降低管壁旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成液膜，有效降低管壁摩阻。故螺旋角設(shè)計(jì)對(duì)起旋效果至摩阻。故螺旋角設(shè)計(jì)對(duì)起旋效果至關(guān)重要。關(guān)重要。抑抑制制水水合合物物機(jī)機(jī)理理 減小天然氣分子與水分子的接減小天然氣分子與水分子的接觸機(jī)會(huì)，降低水合物的生成成長(zhǎng)速觸機(jī)會(huì)，降低水合物的生成成長(zhǎng)速度。度。螺旋流排水采氣工藝原理第 13 頁(yè)第 13 頁(yè)132螺旋流排水采氣工藝原理螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)與技術(shù)要求第 14 頁(yè)第 14 頁(yè)方法一：旋流器螺旋流起旋方法一：旋流器螺旋流起旋方法二：導(dǎo)流片螺旋流起旋方法二：導(dǎo)流片螺旋

8、流起旋方法三：旋轉(zhuǎn)軌道螺旋流起旋方法三：旋轉(zhuǎn)軌道螺旋流起旋缺缺 點(diǎn)：點(diǎn)：如導(dǎo)流片的安裝精度要求非常如導(dǎo)流片的安裝精度要求非常高，螺旋流起旋強(qiáng)度較低，能耗較高，高，螺旋流起旋強(qiáng)度較低，能耗較高，衰減過快，對(duì)外界依賴條件強(qiáng)等等。衰減過快，對(duì)外界依賴條件強(qiáng)等等。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 15 頁(yè)第 15 頁(yè). .擴(kuò)散段擴(kuò)散段+ +彎頭彎頭+ +收縮段的進(jìn)流方式收縮段的進(jìn)流方式. .導(dǎo)流錐結(jié)構(gòu)方式導(dǎo)流錐結(jié)構(gòu)方式 . .環(huán)狀軸對(duì)稱進(jìn)流結(jié)構(gòu)方式環(huán)狀軸對(duì)稱進(jìn)流結(jié)構(gòu)方式 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 16 頁(yè)第 16 頁(yè) 我公司通過對(duì)多種結(jié)構(gòu)優(yōu)化篩選，研究出我公司通過對(duì)多種結(jié)構(gòu)優(yōu)化篩選，研究出“子午面

9、徑向向心射入進(jìn)流方式子午面徑向向心射入進(jìn)流方式”的螺旋流發(fā)生器裝置，并通過的螺旋流發(fā)生器裝置，并通過“”的研發(fā)程序，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。的研發(fā)程序，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 采用全結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，壁面附近第一層網(wǎng)格高采用全結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，壁面附近第一層網(wǎng)格高度度0.1mm0.1mm，總網(wǎng)格數(shù)約，總網(wǎng)格數(shù)約8181萬(wàn)。坐標(biāo)系取根部圓管萬(wàn)。坐標(biāo)系取根部圓管底面圓心為原點(diǎn)，軸線方向?yàn)榈酌鎴A心為原點(diǎn)，軸線方向?yàn)閤 x軸，軸，z z軸軸 向上，向上，y y軸指向紙內(nèi)。軸指向紙內(nèi)。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 17 頁(yè)第 17 頁(yè)螺旋流發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)仿真流線圖螺旋流發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)仿真流線圖 螺旋流發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)仿真沿程截面流線圖螺旋

10、流發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)仿真沿程截面流線圖 螺旋流發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)仿真截面速度分布螺旋流發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)仿真截面速度分布 平直氣流流過平直氣流流過進(jìn)入根部圓管內(nèi)，通過復(fù)進(jìn)入根部圓管內(nèi)，通過復(fù) 雜的雜的，然后通過，然后通過，形成穩(wěn)定的，形成穩(wěn)定的進(jìn)入出口進(jìn)入出口，其旋轉(zhuǎn)方向，其旋轉(zhuǎn)方向 沿流向沿流向 看為看為方向。方向。 在收縮段內(nèi)，多個(gè)不穩(wěn)定的渦結(jié)構(gòu)在收縮段內(nèi)，多個(gè)不穩(wěn)定的渦結(jié)構(gòu)逐漸衍化為單個(gè)穩(wěn)定的渦結(jié)構(gòu)，在進(jìn)入逐漸衍化為單個(gè)穩(wěn)定的渦結(jié)構(gòu)，在進(jìn)入平直段開始平直段開始( (上數(shù)第上數(shù)第3 3個(gè)截面?zhèn)€截面) )，旋流中，旋流中心位于管道中心，流場(chǎng)基本呈中心旋轉(zhuǎn)心位于管道中心，流場(chǎng)基本呈中心旋轉(zhuǎn)形式。形式。 x=0.

11、25m位置（平直段入口后20mm）截面內(nèi)流場(chǎng)切向速度云圖，可見其渦流強(qiáng)度較大。 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 18 頁(yè)第 18 頁(yè)螺旋流發(fā)生器數(shù)模模型示意圖螺旋流發(fā)生器數(shù)模模型示意圖 網(wǎng)格模型示意圖網(wǎng)格模型示意圖 為得到更大的螺旋流強(qiáng)度，我們?cè)诖_定了基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)流場(chǎng)區(qū)域網(wǎng)格建模為得到更大的螺旋流強(qiáng)度，我們?cè)诖_定了基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)流場(chǎng)區(qū)域網(wǎng)格建模( (全結(jié)構(gòu)網(wǎng)全結(jié)構(gòu)網(wǎng)格格) )，壁面附近第一層網(wǎng)格高度，壁面附近第一層網(wǎng)格高度0.03mm0.03mm，總網(wǎng)格數(shù)約為，總網(wǎng)格數(shù)約為300300萬(wàn)。坐標(biāo)系選取根部圓管底面圓心為原點(diǎn)萬(wàn)。坐標(biāo)系選取根部圓管底面圓心為原點(diǎn)，軸線方向?yàn)?，軸線方向?yàn)?/p>

12、x x軸，軸，y y軸向上。軸向上。 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 19 頁(yè)第 19 頁(yè)進(jìn)氣構(gòu)型的仿真結(jié)果流線圖進(jìn)氣構(gòu)型的仿真結(jié)果流線圖 構(gòu)型內(nèi)流場(chǎng)仿真沿程截面流線圖構(gòu)型內(nèi)流場(chǎng)仿真沿程截面流線圖 采用平直標(biāo)準(zhǔn)大氣作為入口條件，進(jìn)行發(fā)生采用平直標(biāo)準(zhǔn)大氣作為入口條件，進(jìn)行發(fā)生器內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬，得到了螺旋流現(xiàn)象的數(shù)值仿器內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬，得到了螺旋流現(xiàn)象的數(shù)值仿真結(jié)果。仿真結(jié)果流線顯示，氣流進(jìn)入駐室后垂真結(jié)果。仿真結(jié)果流線顯示，氣流進(jìn)入駐室后垂直流入環(huán)狀縫隙，通過復(fù)雜的混合作用，在根部直流入環(huán)狀縫隙，通過復(fù)雜的混合作用，在根部圓管內(nèi)產(chǎn)生螺旋，通過收縮段使螺旋流結(jié)構(gòu)穩(wěn)定圓管內(nèi)產(chǎn)生螺旋，通過收縮段使螺旋

13、流結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，進(jìn)入出口平直段。，進(jìn)入出口平直段。 流場(chǎng)仿真沿程截面顯示，管道根部形成強(qiáng)漩流場(chǎng)仿真沿程截面顯示，管道根部形成強(qiáng)漩渦，縫隙流入氣流被漩渦吸入，并通過收縮段逐渦，縫隙流入氣流被漩渦吸入，并通過收縮段逐漸形成穩(wěn)定渦結(jié)構(gòu)，平直段末端渦流強(qiáng)度最大，漸形成穩(wěn)定渦結(jié)構(gòu)，平直段末端渦流強(qiáng)度最大，軸向速度與切向速度約軸向速度與切向速度約3:13:1。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 20 頁(yè)第 20 頁(yè)螺旋流發(fā)生器數(shù)模模型螺旋流發(fā)生器數(shù)模模型 螺旋流發(fā)生器網(wǎng)格模型螺旋流發(fā)生器網(wǎng)格模型 對(duì)于井下螺旋流，考慮實(shí)際井況，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行改對(duì)于井下螺旋流，考慮實(shí)際井況，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行改進(jìn)

14、設(shè)計(jì)了環(huán)狀軸向進(jìn)流方式螺旋流發(fā)生器，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬和進(jìn)設(shè)計(jì)了環(huán)狀軸向進(jìn)流方式螺旋流發(fā)生器，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬和試驗(yàn)。試驗(yàn)。 壁面附近第一層網(wǎng)格高度壁面附近第一層網(wǎng)格高度0.05mm0.05mm，總網(wǎng)格數(shù)，總網(wǎng)格數(shù)約為約為7070萬(wàn)。計(jì)算采用萬(wàn)。計(jì)算采用K-K-模型中的模型中的sstsst湍流湍流模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，求解精度二階精度。模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，求解精度二階精度。 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 21 頁(yè)第 21 頁(yè)螺旋流發(fā)生器出口仿真流線圖螺旋流發(fā)生器出口仿真流線圖 平直氣流通過縫隙進(jìn)入根部圓管內(nèi)，相互作用，在進(jìn)入收縮段平直氣流通過縫隙進(jìn)入根部圓管內(nèi)，相互作用，在進(jìn)入收縮段

15、前產(chǎn)生螺旋，并通過收縮段得以穩(wěn)定。旋流中心位于管道中心，流前產(chǎn)生螺旋，并通過收縮段得以穩(wěn)定。旋流中心位于管道中心，流場(chǎng)基本呈中心旋轉(zhuǎn)形式，收縮段后的流場(chǎng)穩(wěn)定而有規(guī)律，蜿蜒的流場(chǎng)基本呈中心旋轉(zhuǎn)形式，收縮段后的流場(chǎng)穩(wěn)定而有規(guī)律，蜿蜒的流線顯示出渦流強(qiáng)度很強(qiáng)。軸向速度與切向速度之比為線顯示出渦流強(qiáng)度很強(qiáng)。軸向速度與切向速度之比為3.3:13.3:1。 螺旋流沿程流場(chǎng)仿真截面速度分布螺旋流沿程流場(chǎng)仿真截面速度分布 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 22 頁(yè)第 22 頁(yè) 在完成理論模型設(shè)計(jì)和數(shù)在完成理論模型設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬基礎(chǔ)上，為驗(yàn)證這些構(gòu)值模擬基礎(chǔ)上，為驗(yàn)證這些構(gòu)型實(shí)際產(chǎn)生的螺旋流強(qiáng)度，我型實(shí)際產(chǎn)生的螺

16、旋流強(qiáng)度，我們?cè)O(shè)計(jì)制作了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图?，并們?cè)O(shè)計(jì)制作了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图?，并在在CARDCCARDC亞洲最大的風(fēng)洞群進(jìn)亞洲最大的風(fēng)洞群進(jìn)行流動(dòng)參數(shù)實(shí)測(cè)，測(cè)試氣流周行流動(dòng)參數(shù)實(shí)測(cè)，測(cè)試氣流周向旋轉(zhuǎn)速度及其與流向速度的向旋轉(zhuǎn)速度及其與流向速度的比值，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。比值，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。螺旋流發(fā)生器實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖螺旋流發(fā)生器實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 23 頁(yè)第 23 頁(yè)單口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖單口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖 對(duì)稱雙口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖對(duì)稱雙口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖 . .單口進(jìn)氣軸向速度約單口進(jìn)氣軸向速度約17m/s17m/s，切向速度約切向速度約2.5m/s2.5m/s； . .隨著進(jìn)氣口增加，軸向速度

17、逐隨著進(jìn)氣口增加，軸向速度逐漸增大，切向速度增大不明顯；漸增大，切向速度增大不明顯；.8.8口進(jìn)氣軸向速度達(dá)到最大，口進(jìn)氣軸向速度達(dá)到最大，切向速度明顯減小。切向速度明顯減小。 三口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖三口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖 四口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖四口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖 八口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖八口進(jìn)氣試驗(yàn)結(jié)果圖 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 24 頁(yè)第 24 頁(yè) 在完成實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏y(cè)量基礎(chǔ)上，在完在完成實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜏y(cè)量基礎(chǔ)上，在完成成品成成品( (樣品樣品) )設(shè)計(jì)開發(fā)后，再次進(jìn)行了設(shè)計(jì)開發(fā)后，再次進(jìn)行了熱線風(fēng)速儀測(cè)試。在出口截面上下左右熱線風(fēng)速儀測(cè)試。在出口截面上下左右兩條中軸線上進(jìn)行軸向速度和切向速度兩條中軸線上進(jìn)行

18、軸向速度和切向速度的測(cè)量的測(cè)量 。試驗(yàn)結(jié)果表明，螺旋強(qiáng)度約。試驗(yàn)結(jié)果表明，螺旋強(qiáng)度約為為35%,35%,與理論模型較一致。與理論模型較一致。 螺旋流成品實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖螺旋流成品實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 25 頁(yè)第 25 頁(yè) 模擬井下工況條件壓力模擬井下工況條件壓力13Mpa13Mpa，氣體入口速度為，氣體入口速度為0.4m/s0.4m/s，溫度為，溫度為6060，氣體，氣體密度密度137kg/m137kg/m3 3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在真實(shí)工況下也將產(chǎn)生較強(qiáng)的螺旋流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在真實(shí)工況下也將產(chǎn)生較強(qiáng)的螺旋流。采用全結(jié)構(gòu)網(wǎng)格建模，壁面附近第一層網(wǎng)格高度采用全結(jié)構(gòu)網(wǎng)格建模，壁面

19、附近第一層網(wǎng)格高度0.05mm0.05mm，總，總網(wǎng)格數(shù)約為網(wǎng)格數(shù)約為7878萬(wàn)。坐標(biāo)系選取根部圓管底面圓心為原點(diǎn)，軸萬(wàn)。坐標(biāo)系選取根部圓管底面圓心為原點(diǎn)，軸線方向?yàn)榫€方向?yàn)閤 x軸，軸，y y軸向上。計(jì)算采用軸向上。計(jì)算采用K-K-模型中的模型中的sstsst湍流模型，湍流模型，標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，求解精度同樣為二階精度。標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，求解精度同樣為二階精度。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 26 頁(yè)第 26 頁(yè) 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，我們還按在產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，我們還按“” ” 研發(fā)程序，還重點(diǎn)進(jìn)行了研發(fā)程序，還重點(diǎn)進(jìn)行了以下的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保產(chǎn)品的技術(shù)可靠性：以下的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保產(chǎn)品的技術(shù)可

20、靠性： . .入氣口內(nèi)徑、方位和進(jìn)氣腔室大小設(shè)計(jì)優(yōu)化；入氣口內(nèi)徑、方位和進(jìn)氣腔室大小設(shè)計(jì)優(yōu)化； . .螺旋流發(fā)生器導(dǎo)向角對(duì)螺旋強(qiáng)度和起旋穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)；螺旋流發(fā)生器導(dǎo)向角對(duì)螺旋強(qiáng)度和起旋穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)； . .收縮段長(zhǎng)度與收縮比對(duì)螺旋集結(jié)和強(qiáng)度影響穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)。收縮段長(zhǎng)度與收縮比對(duì)螺旋集結(jié)和強(qiáng)度影響穩(wěn)定性優(yōu)化設(shè)計(jì)。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 27 頁(yè)第 27 頁(yè)一、耐壓測(cè)試：一、耐壓測(cè)試：靜水壓試驗(yàn)，靜水壓試驗(yàn)， 試驗(yàn)壓力試驗(yàn)壓力1.51.5倍設(shè)計(jì)壓力施加于工具一側(cè)，倍設(shè)計(jì)壓力施加于工具一側(cè)， 另一側(cè)通大氣另一側(cè)通大氣( (雙向雙向) )，在任一保壓期間，螺旋流工具無(wú)可見的滲漏；，在任一

21、保壓期間，螺旋流工具無(wú)可見的滲漏；二、天然氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)：二、天然氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)：工具采用手工電弧焊，焊后進(jìn)行焊接檢測(cè)符合工具采用手工電弧焊，焊后進(jìn)行焊接檢測(cè)符合NB/T47014-2011NB/T47014-2011承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定、承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定、NB/T47015-2011NB/T47015-2011壓力容器焊接規(guī)程、壓力容器焊接規(guī)程、NB/T47016-2011NB/T47016-2011承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；承壓設(shè)備產(chǎn)品焊接試件的力學(xué)性能檢驗(yàn)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；三、剛體腐蝕損壞風(fēng)險(xiǎn)：三、剛體腐蝕損壞風(fēng)險(xiǎn)：螺旋流工具采用高強(qiáng)度合金制作，在工具體內(nèi)流道液體接觸表螺旋流工

22、具采用高強(qiáng)度合金制作，在工具體內(nèi)流道液體接觸表面鍍硬鉻，增加防腐與耐磨性能，目前在油面鍍硬鉻，增加防腐與耐磨性能，目前在油( (氣氣) )田最長(zhǎng)使用田最長(zhǎng)使用3 3年以上，未發(fā)現(xiàn)工具損壞。年以上，未發(fā)現(xiàn)工具損壞。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 28 頁(yè)第 28 頁(yè)投投撈撈式式井井下下螺螺旋旋流流投撈式井下螺旋流工具性能參數(shù)表投撈式井下螺旋流工具性能參數(shù)表技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：. .可按設(shè)計(jì)要求預(yù)置于井筒任意位置，并可在不動(dòng)可按設(shè)計(jì)要求預(yù)置于井筒任意位置，并可在不動(dòng)管柱情況下隨時(shí)調(diào)整；管柱情況下隨時(shí)調(diào)整；. .投撈調(diào)整簡(jiǎn)單易操作，僅需一臺(tái)電纜車即可完成投撈調(diào)整簡(jiǎn)單易操作，僅需一臺(tái)電纜車即可完成座封

23、與投撈等工作；座封與投撈等工作；. .預(yù)置后無(wú)節(jié)流效應(yīng)，對(duì)氣井生產(chǎn)無(wú)任何影響。預(yù)置后無(wú)節(jié)流效應(yīng)，對(duì)氣井生產(chǎn)無(wú)任何影響。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 29 頁(yè)第 29 頁(yè)直直通通式式地地面面螺螺旋旋流流直通式地面螺旋流外觀效果圖直通式地面螺旋流外觀效果圖 直通式地面螺旋流現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖直通式地面螺旋流現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖 直通式地面螺旋流工具性能參數(shù)表直通式地面螺旋流工具性能參數(shù)表技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：便于安裝，操作簡(jiǎn)便于安裝，操作簡(jiǎn)單，承壓高，起旋強(qiáng)度高。單，承壓高，起旋強(qiáng)度高。螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 30 頁(yè)第 30 頁(yè)旁旁通通式式地地面面螺螺旋旋流流旁通式地面螺旋流外觀效果圖旁通式地面螺

24、旋流外觀效果圖 旁通式地面螺旋流工具性能參數(shù)表旁通式地面螺旋流工具性能參數(shù)表技術(shù)特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：安裝稍顯麻煩，安裝稍顯麻煩，操作簡(jiǎn)單，承壓稍低，但起旋操作簡(jiǎn)單，承壓稍低，但起旋強(qiáng)度更高。強(qiáng)度更高。旁通式地面螺旋流現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖旁通式地面螺旋流現(xiàn)場(chǎng)安裝示意圖 螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究第 31 頁(yè)第 31 頁(yè)132螺旋流排水采氣工藝原理螺旋流工具研發(fā)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)與技術(shù)要求第 32 頁(yè)第 32 頁(yè)積液判斷方法一：螺旋流臨界攜液流速螺旋流臨界攜液流速VgVg氣體實(shí)際流速氣體實(shí)際流速VgVg1 1臨界攜液流速臨界攜液流速VgVg2 2.Vg.Vg1 185%Vg85%Vg2 2，可實(shí)現(xiàn)氣井連續(xù)排液，不需要采取其他輔助措施；，可實(shí)現(xiàn)氣井連續(xù)排液，不需要采取其他輔助措施； .85%Vg.85%Vg2 2 VgVg1 1