郑春峰,包建银

[1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452; 2.中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249]

井筒中煤粉运移规律的数值模拟研究

郑春峰1,包建银2

[1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452; 2.中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249]

为了研究煤层气排采过程中煤粉在井筒中的运移规律,采用标准二维湍流分析方法建立煤粉在井筒中的运移模型,用数值模拟方法分析不同流速、不同粒径煤粉的运移规律及沉降特征。研究表明:煤粉在井筒横截面上的速度及体积百分数分布与井液类似,均为中间高,两侧低,在杆管壁面上最低。煤粉与井液组成的固液两相流初速度越大,煤粉与井液的流速就越接近,越有利于煤粉的排出。不同粒径煤粉对应不同的临界携煤粉速度,粒径越大,对应的临界携煤粉速度越大,煤粉越不容易排出。计算出井筒横截面中绝对速度小于零的煤粉占该横截面所有煤粉的百分数,即沉降百分数。并由横截面上的煤粉平均体积分数和沉降百分数得出不同粒径煤粉的临界携煤粉速度和临界携煤粉排量。计算结果为现场煤粉防控及参数优化提供参考依据。

煤粉;数值模拟;临界携液流速;方案设计

煤层气井排采过程中会产生大量煤粉,煤粉进入泵筒易造成煤粉卡泵、堵塞,导致频繁修井作业,研究煤粉在井筒中的运移规律具有重要的现实意义。井液与煤粉组成的两相流属于固液两相流,固液两相流的数值计算方法主要有欧拉—欧拉方法和欧拉—拉格朗日方法。……