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發布時間: 2020-06-02 
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作為煤和石油的替代能源,天然氣在工業生產和日常生活中得到了廣泛應用,其重要性不言而喻,加大天然氣勘探開發力度、保持現有氣田高效穩定生產,已成為各能源企業的共識。長期以來,地層出水造成的氣井積液,是天然氣開采過程中無法回避的難題。泡沫排水采氣工藝以其獨特的自身優勢,成為使用最早、應用最普遍的排水穩產措施。但是,泡排技術在實施過程中所出現的消泡效果差、分離器嚴重積泡、泡沫進入脫水撬或增壓機壓縮缸而破壞設備工況等情況,使泡排工藝的適應性受到極大影響,限制了其推廣應用。
因此,為了保證單井泡排技術平穩運行,提高集輸管道內的消泡效率,有必要在起泡器、消泡器室內評價篩選的前提下,引入基于氣-液-泡沫多相管流的消泡方法研究思路,開展泡排井集氣管道流動特性及消泡實驗研究。采用Ross-Miles法、氣流法、攪拌法對8種起泡器、2種消泡器進行了評價,篩選出符合實驗要求的起泡器和消泡器各1種,測試分析了濃度、溫度、酸堿度、礦化度、聚合物含量對起泡器、消泡器性能的影響。自行設計和搭建了泡排井集輸管流與消泡模擬裝置,模擬單井集氣管道氣-液-泡沫流動,認識在不同因素條件下的流型變化；測量管道出口端泡沫高度和壓力梯度,分析二者與氣液比、濃度、溫度等變量間的關聯性,根據多元回歸原理,采用SPSS軟件對實驗數據進行回歸分析,分別得到泡沫高度、壓力梯度與各因素間的數學模型。提出將霧化噴嘴和管道靜態混合器用于消泡器加注混合過程,模擬多種消泡工藝在單井集氣管道中的工作狀態,觀察氣-液-泡沫流在不同加注方式下的流型、管道沿線泡沫分布及消泡效果等相關信息。
研究結果表明：UT-5D型起泡器、鳳谷FG-A型消泡器能夠適應LHS氣田地層條件,符合現場工況要求；在靜態評價實驗中,試器濃度、溫度、溶液礦化度對起泡器、消泡器性能均有顯著影響,而在含酸堿或聚合物的環境中則有較穩定的起、消泡性能；在氣-液-泡沫多相管流中,氣液比在0.55～137.42范圍內變化,多相流體呈現出4種流型,氣液比α=0.55時為泡沫-液分層流,氣液比α=0.978～2.615時為氣-泡沫段塞流,氣液比α=5.69時為氣-泡沫波動流,氣液比α≥10.83,開始進入氣-泡沫分層流；管道出口端一定時間內收集到的泡沫量與流經測試管道的壓降之間,存在一定的關聯性,即同一實驗條件下,氣液比增大,壓力梯度隨之下降,相應的泡沫量也減少；采用相關性分析方法研究泡沫高度、壓力梯度同各實驗因素間的關系,證明氣液比與泡沫高度、壓力梯度均有強相關性；部分靜態評價實驗中對起泡器性能有有顯著影響的因素如起泡液溫度,在管流實驗中不再具有相同的作用；直通嘴加注消泡器,分散效果差、與泡沫液的接觸不良,難以適應多變的管流狀態,而采用霧化噴嘴加注則表現出較好的消泡效果,以小口徑噴嘴最為突出,具有噴霧分散粒度小、相同流量下噴射壓力較高、能適應氣泡直徑較小的稠密泡沫消泡需求的特點。
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