基于泡沫携液实验的压降携液量CFD数值模拟

作者：汪国威; 曹光强; 李楠; 廖锐全^*

来源：大庆石油地质与开发, 2023, 42(03): 83-89.

DOI：10.19597/j.issn.1000-3754.202202018

• 直井
• 泡沫
• 流型
• 压降
• 排液量
• CFD数值模拟

为了研究流体动力学(CFD)方法对泡沫排水采气的可行性及在实际井筒中的流动规律，通过分析直井在不同质量分数泡排剂的流型、压降和携液量，得到最优泡排剂质量分数，基于室内实验模型建立相同的CFD物理模型，并对多相流模型(Eulerian模型、VOF模型和Mixture模型)和紊流模型(Reynolds Stress、k-ε和k-ω模型)进行优选得到最适合泡沫排水采气的数学模型，最后在实际井筒温度压力条件下进行CFD模拟得到流型压降携液量规律。结果表明：泡排剂质量分数为0.3%时携液效果最好；优选得到的最优CFD数学模型为“VOF+k-ω”，模拟结果与实验结果对比，压降、携液量误差均在10%以内；在实际井筒条件下，随着温度和压力增至40℃和15 MPa，液、气量分别低于0.2 m3/h、30 m3/h时，流型转为弹状流，压降增加1.8倍，携液量减少0.72倍，泡排效果减弱。该计算方法计算简单、准确性高，可以为泡沫排水采气工艺技术的高效实施和方案优化提供理论指导。

• 单位
  中国石油勘探开发研究院; 中国石油天然气集团有限公司; 长江大学