气井柱塞举液机理CFD模拟及工艺参数优化

目前关于柱塞举液机理的认识不够清晰,这对柱塞高效举液工艺参数及工具结构的进一步优化造成不利影响.为此,采用VOF(Volume of Fluid)流体模拟方法对柱塞举液上行过程中的气液两相流场进行CFD模拟,对柱塞气液流动过程及密封原理进行探讨和分析,并对不同柱塞上行速度及不同紊流槽尺寸下的流场分布进行模拟对比,确定柱塞运行的最佳条件.研究结果表明:柱塞上行过程紊流槽中液体与气流间的相互作用阻碍了气体向柱塞上端的窜流及液体向下的泄漏;气流进入每级紊流槽形成漩涡,使部分动能转化为内能耗散达到密封效果;柱塞上行速度较低时,流场中无漏液,窜气量随上行速度增加而减小;上行速度较高时,紊流槽中全为液相,漏液量随上行速度增大而增加;模拟范围内密封最佳的柱塞运行速度为4.0～4.5 m/s;当紊流槽宽度与深度相等时其密封作用最差,当紊流槽宽度为深度的2倍时,液体与气流间的相互作用最强烈,密封效果最佳.研究结果可为柱塞气举工艺制度及参数的优化提供指导.