基于正交试验的涡流排水采气影响因素分析

２０１４年第４３卷第１１期第５２页石油矿场机械犗犐犔犉犐犈犔犇犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０１４，４３（１１）：５２５６文章编号：１００１３４８２（２０１４）１１００５２０５基于正交试验的涡流排水采气影响因素分析徐建宁，邵乐，梁慧荣，朱端银（西安石油大学，西安７１００６５）摘要：涡流工具排水采气是一项新型的排水采气工艺，研究不同的工况及工具参数对涡流工具工作性能的影响在气井的实际应用中具有重要的意义。根据实际应用效果，研究了气流速度、含水率、螺旋角、翼高、直径５个因素，每个因素取５个水平，分析对排液效果的影响。选用标准的六因素、五因子的正交试验表Ｌ２５（５６）制定了２５组试验，分析了每个因素及其各个水平之间的差异对试验指标的影响。根据正交试验的结果，得到了各因素之间的最佳组合，对涡流工具的优化设计具有指导意义。关键词：涡流工具；工具参数；正交试验中图分类号：ＴＥ９３１．２文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３８４２．２０１４．１１．０１３犅犪狊犲犱狅狀犗狉狋犺狅犵狅狀犪犾犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犉犪犮狋狅狉狊犃犳犳犲犮狋犻狀犵犞狅狉狋犲狓犇狉犪犻狀犪犵犲犌犪狊ＸＵＪｉａｎｎｉｎｇ，ＳＨＡＯＬｅ，ＬＩＡＮＧＨｕｉｒｏｎｇ，ＺＨＵＤｕａｎｙｉｎ（犡犻’犪狀犛犺犻狔狅狌犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犡犻’犪狀７１００６５，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｖｏｒｔｅｘｔｏｏｌｄｒａｉｎａｇｅｇａｓｒｅｃｏｖｅｒｙｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｄｒａｉｎａｇｅｇａｓｒｅｃｏｖｅｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｏｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｖｏｒｔｅｘｔｏｏｌｗｏｒｋｉｎｇａｓｗｅｌｌｉｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ，ｆｉｖｅｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｅａｃｈｆａｃｔｏｒｔａｋｅｓｆｉｖｅｌｅｖｅｌｓ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｒａｉｎａｇｅｅｆｆｅｃｔ，ｓｔａｎｄａｒｄｏｆｓｉｘｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｃｈｏｓｅｎ，ｆｉｖｅｆａｃｔｏｒｓｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔａｂｌｅＬ２５（５６）ｈａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ２５ｇｒｏｕｐｔｅｓｔ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈｆａｃｔｏｒｓａｎｄｖａｒｉｏｕｓｌｅｖｅｌｓｏｆｔｅｓｔｉｎｄｅｘｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｏｔｈｅｂｅｓｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｇｏｔ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｇｕｉｄｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｖｏｒｔｅｘｔｏｏｌ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｖｏｒｔｅｘｔｏｏｌ；ｔｏｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ涡流工具是一种结构简单、体积小、效率高的排水采气工具。国外近几年的应用成果表明，涡流工具可以解决井底积液的问题［１］。国内长庆、大庆等油田在气井上采用涡流排水采气技术并进行现场试验，一部分井取得显著的成果，提高了气井的产量，但部分井的效果不明显。现场试验表明：涡流工具的排液效果受到气流速度、含水率等井底因素和涡流工具的螺旋角、螺旋线的翼高、绕流器的直径等因素的影响。这些因素不同程度地影响排液效果，必需找到这些影响因素的最佳组合，从而提高气井的采收率，提高气井的经济性［２］。涡流工具可以把气液两相流的紊流流态改变为收稿日期：２０１４０５２２作者简介：徐建宁（１９６３），男，浙江平阳人，教授，主要从事采油机械设计及机械采油工作行为分析方面的研究及教学工作，Ｅｍａｉｌ：ｊｎｘｕ＠ｘｓｙｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。层流流态，降低气井的最小临界携液流量，减小井筒摩阻损失和液体滑脱损失，增大井底生产压差，提高气井产气量。由文献［３］可知，涡流工具的排液效果与气流速度、含水率这些工况因素以及工具的结构参数有着密不可分的关系。因此，有必要研究各因素对排液效果的影响，通过实际的、少数的、可行的试验优化各个因素及其最佳组合。正交试验设计法对于因子多、周期长、有误差的试验问题是一种行之有效的方法，试验可以同时进行，有利于缩短试验周期，节约时间［４］。１涡流工具１．１结构组成涡流工具主要由打捞器、绕流器、导向腔、坐封器、接箍挡环６部分组成，如图１所示。打