气井井下节流工艺应用分析

论文摘要

天然气水合物的生成问题是含水天然气系统的一个十分重要的工程问题。天然气在井筒和地面管线中节流流动时,其压力、温度会发生突变,压力温度的变化是导致水合物生成的重要原因。气井生产过程中水合物的形成给气井生产带来严重的危害,而且给气井的科学管理也带来许多困难。例如天然气水合物的生成会对油管、计量孔板、地面管线造成阻塞和阻碍设备的热传导等危害,会严重影响气井的生产,甚至会危及人与设备的安全。因此,对水合物产生条件的预测与防治具有重大意义。针对以上问题,需要对井底节流机理及应用工艺进行研究,设计出现场需要的气井井下节流工艺,从而更好的对水合物的生成条件进行研究。近年来,世界天然气需求持续稳定增长,年平均增长率保持在2%。专家预计2020年天然气在世界能源组成中的比重将增加到29%左右,21世纪将成为主要能源,将是一个天然气世纪。新中国成立后,天然气产业有了很大发展。但从全世界看,我国天然气产业整体水平还很低,特别是天然气在能源结构中所占的比例极低,不到世界平均水平的十分之一。随着我国国民经济的持续发展,工业化程度的不断提高,对清洁能源的需求不断增大,预示着天然气具有很大的发展空间和良好的发展前景。而目前我国天然气产业的发展与国民经济及社会发展很不适应。为此,国家从能源结构调整、加强环保和可持续发展等基本国策出发,将大力发展天然气的开发利用,这将为天然气产业的发展创造良好环境。目前,在天然气的开发过程中,为了控制油、气、水经由多孔介质渗流(流入动态)、垂直管流及水平或起伏管流的流动型态,使井按预期的要求生产,必须施加相应的机械条件。这些机械条件是：(1)从产层到井筒的设备,如套管、油管、封隔器、井底油嘴等。其中,井底油嘴是自喷井最重要的井下控制器具。(2)从井口到地面集输系统的设备,如井口装置、出油管线、地面油嘴等。其中,地面油嘴又是自喷井最重要的地面控制器具。由此可见,地面油嘴和井底油嘴就是在多相流程的不同部位设置的扼流器。在井口管线上安装地面油嘴,能够造成井口压力降,以增大井口的安全程度和减少分离器的压力：而在井底(油管鞋以上若干米)安装井底油嘴,则可造成井筒压力降,调节举升管中地层能量的利用,从而调节地层气、液流体的产出量。研究气井井下节流油嘴节流机理及工艺,对于指导生产有重要的实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 井下节流机理研究
• 2.1 气井井下节流概述
• 2.2 流体节流的临界流动条件
• 2.3 油、气混合物穿越节流嘴流动的热力学基础
• 第三章 井下节流压力温度分布预测模型
• 3.1 气井井筒压力温度预测模型
• 3.1.1 基本方程
• 3.1.2 井筒径向传热
• 3.2 井下嘴流压降温降预测模型
• 3.2.1 节流过程压降计算
• 3.2.2 节流温降计算
• 3.3 气井井下节流压力温度模型
• 3.4 井下节流嘴最小下入深度
• 第四章 水合物生成条件的预测
• 4.1 水合物的性质
• 4.2 水合物形成条件
• 4.3 水合物生成条件的预测
• 4.4 水合物预测及防治软件的编制
• 4.4.1 软件编制及运行环境
• 4.4.2 软件功能简述
• 第五章 气井井下节流器应用研究
• 5.1 高压气井井下节流工艺设计方法研究
• 5.1.1 井下节流工艺设计数学模型
• 5.1.2 小结
• 5.2 新型气井井下节流器应用研究
• 5.2.1 工作原理
• 5.2.2 材质选择
• 5.2.3 密封机构改进
• 5.2.4 新型坐封机构
• 5.2.5 新型防砂器
• 5.2.6 主要技术参数
• 5.2.7 小结
• 第六章 井下节流过程的CFD数值模拟
• 6.1 计算流体动力学（CFD）的简介
• 6.2 Fluent软件简介
• 6.3 节流嘴流场分析的CFD模型的建立
• 6.3.1 物理模型
• 6.3.2 数学模型
• 6.3.3 结构几何模型
• 6.3.4 网格模型
• 6.3.5 边界条件
• 第七章 井下节流技术的应用
• 7.1 井下节流工艺在苏里格气田应用
• 7.2 榆林气田井下节流技术应用
• 第八章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要