高含硫气井井筒硫液滴动力学特征及携带规律模拟

高含硫气井井筒中硫沉积会堵塞气流通道，严重影响气井产能，加速生产管柱的腐蚀。准确弄清井筒硫液滴的动力学特征及其携带规律，对于优化气井工作制度、预防井筒中硫沉积具有重要意义。由于硫液滴与水液滴相比，黏度更高、密度更大，因此不能将水液滴动力学特征直接用于硫液滴携带规律的研究。现有Turner圆球模型、Coleman圆球模型、李闽椭球模型、王毅忠球帽模型等用于气井液滴携带的临界气流速预测方法，不能用来准确预测含硫气井硫液滴的携带临界气流速。文中首先建立了描述气井井筒湍流场中硫液滴的动力学模型及求解方法，模型中采用流体体积函数法（VOF）模拟液滴表面结构，利用直接数值模拟方法模拟硫液滴周围气流场，研发了液滴动力学特征模拟器，对硫液滴的形状特征、破碎条件及曳力系数进行了模拟；在此基础之上，对硫液滴进行受力分析，建立了气井硫液滴携带数学模型。最后，以四川某含硫气田的现场数据对模型的准确性进行验证，结果表明，该模型具有良好的适用性。