气井井下气水分离技术研究

论文摘要

气井中应用井下气水分离技术可将气井的产出水直接在同井中回注,从而大幅减少水的举升、处理费用,延长高含水气井的经济寿命,也减少产出水带来的环境压力,该技术具有良好的经济效益和环保效果。本文首先对井下气水分离技术的核心部件井下气液分离器展开研究,采用数值模拟、力学模型分析和室内实验的方法对井下气液分离器的分离性能及其影响因素进行了研究,并在此基础上提出了井下气液分离器设计方法,为井下气水分离器的结构参数以及工况参数的优选提供了参考依据。在对目前常见的有杆泵和无杆泵井下气液分离同井注采方案进行调研的基础上,提出了气井井下气液分离同井注采方案的选择依据,为该技术的现场应用提供了基础。针对目前井下气液分离同井注采系统设计方法欠缺的情况,本文在分析电潜泵井下气水分离系统中产出层、管流、电潜泵、分离器以及注入层五个子系统的流动规律及其协调关系的基础上,采用节点分析的方法建立了电潜泵井下气水分离系统设计模型,并给出了计算实例。该设计方法为井下气水分离系统设计提供了依据,对该技术的现场应用具有一定的促进作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 第2章 井下气液分离器分离性能研究
• 2.1 常见井下气液分离器及其工作原理
• 2.1.1 重力式井下气液分离器
• 2.1.2 旋流式井下气液分离器
• 2.1.3 螺旋式井下气液分离器
• 2.1.4 偏心式井下气液分离器
• 2.2 井下气液分离器数值模拟研究
• 2.2.1 旋流分离器数值模拟研究简介
• 2.2.2 数值模型的建立及求解方法
• 2.2.3 模拟计算结果及分析
• 2.3 井下气液分离器力学模型研究
• 2.3.1 改进的Arpandi 模型
• 2.3.2 力学模型计算结果及分析
• 2.4 井下气液分离器室内试验研究
• 2.4.1 管柱式旋流气液分离器室内试验
• 2.4.2 井下螺旋分离器室内试验
• 2.4.3 井下气液分离器室内试验结论
• 2.5 井下气液分离器优化设计
• 第3章 井下气水分离同井注采方案及其选择
• 3.1 有杆泵井下气液分离同井注采系统
• 3.1.1 有杆泵重力分离器组合方案
• 3.1.2 有杆泵螺旋分离器组合方案
• 3.1.3 有杆泵旋流分离器组合方案
• 3.2 电潜泵井下气液分离同井注采系统
• 3.2.1 电潜泵螺旋分离器组合方案
• 3.2.2 电潜泵旋流分离器组合方案
• 3.3 井下气液分离同井注采方案的选择
• 3.3.1 措施井的选择
• 3.3.2 气井生产及水处理方式
• 3.3.3 井下气液分离器及其它井下设备选择
• 3.4 井下气液分离同井注采系统应用情况
• 第4章 井下气液分离同井注采系统设计
• 4.1 井下气液分离同井注采系统分析
• 4.1.1 产出层子系统
• 4.1.2 注入层子系统
• 4.1.3 多相管流子系统
• 4.1.4 电潜泵子系统
• 4.1.5 井下气液分离器子系统
• 4.2 井下气液分离系统设计方法
• 4.2.1 限制及假设条件
• 4.2.2 设计计算步骤
• 4.3 系统设计计算实例
• 4.4 井下气水分离系统设计软件简介
• 4.4.1 软件的构成、运行环境及特点
• 4.4.2 基础数据维护
• 4.4.3 系统设计计算
• 4.4.4 设计方案报表输出
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果