煤层气井多相流条件下不同粒径煤粉启动-运移规律

慕甜¹，马东民^1,2,3，陈跃^1,2,3，高正¹，张辉¹，滕金祥¹，杨甫²，邵凯⁴，张林⁴

1. 西安科技大学地质与环境学院2. 国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室3. 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室4. 陕西煤层气开发利用有限公司

摘 要：为系统研究煤层气井中多相流条件下煤粉启动-运移规律,以捞砂煤粉为研究对象,通过控制不同相流（液固两相、气液固三相）控制煤粉产出,开展多相流条件下不同粒径（小于0.075 mm、0.075～0.25 mm、0.25～0.85 mm、大于0.85 mm）煤粉启动-运移试验模拟,分析流量、压差、管道倾角、粒度等因素对煤粉启动-运移的影响。研究结果表明:液固两相流下,随着液体流量逐渐增大,煤粉由静止状态向滑动—间歇滚动—滚动—层移—层移+悬移—悬移状态逐渐过渡。煤粉粒径越小,管道倾斜角度越小,启动流量越低;流量与压差呈现很好的线性关系,并受管道倾角影响;煤粉的粒径和管道倾角对煤粉的启动-运移难易程度具有重要影响,但二者的影响较为复杂,不同粒径煤粉的启动-运移流量与管道倾角之间并非简单的线性关系;不同角度下煤粉颗粒粒径（除大于0.85 mm大颗粒煤粉外）与启动流量关系可用一次线性关系表征,同时方程也可用于预测特定管道倾角下不同粒径煤粉对应的启动流量。气液固三相流下,煤粉启动-运移主要控制因素为流型,而流型受气液流量比和管道倾角影响,主要包括气泡流、塞状流、分层流、波状流、弹状流等流型,各流型携粉运移能力为气驱水分层流>弹状流>塞状流>气泡流>分层流;随气液流量比增大,压差先快速减小再趋于平缓,最终微弱反弹,管道倾斜角度越小,压差下降越快。

关键词：煤层气井;煤粉;粒径;多相流;启动-运移;