煤层气多分支水平井煤粉运移与沉积规律研究

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作者郑源源
来源中国石油大学(华东)
出版年2015
摘要
在煤层气勘探开发的普及程度越来越高,开采技术越来越先进的同时,其间也存在一些还未得以解决的问题。由于煤岩本身易碎的特性加上排采过程中产生的压差以及流体冲蚀作用产生大量的煤粉便是其中之一。井筒中的煤粉不仅会对泵筒以及仪表造成磨损,而且还会由于煤粉的沉积造成卡泵等问题,进而导致检泵作业甚至停止生产。因此对煤粉的运移规律进行研究对指导煤层气开发生产具有较为重要的意义。本文依托于《煤层气水平井“波浪状”井眼“过滤堵塞”数值仿真研究》课题,在对煤层气多分支水平井煤粉产出特点及煤粉颗粒搬运规律调研基础之上,根据多相流理论、流体力学理论,采用CFD技术、多相流理论,研究了井眼高长比、井眼直径、煤粉含量、煤粉粒径、煤粉运移速度、压差以及煤层气产气量等因素对煤粉颗粒在“波浪状”井眼内的运移的影响。另一方面,主分支连接段也是流场变化较大的位置,对此处的三相流运动状态进行了仿真模拟,分析了此处煤粉的沉积规律,找出各项参数与煤粉颗粒沉积的相关关系,并在此基础上提出相关参数优化建议。研究结果表明,对于“波浪状”井眼中的煤粉运移沉积影响大小排列依次为:煤粉粒径、煤粉运移速度、煤粉含量、井眼直径、井眼“波浪”高长比、煤层气产气量、压差。对于主分支连接段处的煤粉运移沉积的研究发现,竖直投影面内的主分支夹角对其的影响要远大于水平投影面内的夹角,并且得出了连接段所受到的动压与井眼内三相流体的流量之间的关系。所得出的研究结论对于现场作业具有一定的指导意义。

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