초음속 원자화수 배수 및 천연가스 추출을 위한 원자화 액적 크기 예측

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 22192(2022) 이 기사 인용

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천연가스 저장소 탐사의 후기 단계에서 저압 및 저수익 가스정의 액체 축적 및 낮은 생산량 문제를 해결하기 위해 유정 압력이 감소하고 액체 축적이 심각합니다. 초음속 분무 배수 가스 복구 기술은 복구율을 향상시키는 데 사용됩니다. 하향공 노즐 원자화 배수 가스 회수의 작업 조건 매개변수가 원자화 효과 및 액체 운반 속도에 미치는 영향을 연구함으로써 원자화 노즐의 새로운 물리적 모델이 확립되고 역전파(BP) 신경망 원자화 모델 및 BP 신경망 원자화 모델이 최적화되었습니다. 유전 알고리즘(GA)을 통해 Matlab을 사용하여 실험 전 45개 그룹의 데이터 세트를 학습시켰습니다. 모델 훈련 후에는 민감도 분석을 위해 정규화된 원자화 매개변수를 훈련합니다. 소텔의 평균 액적 입자 크기(SMD)에 영향을 미치는 요인의 강약 관계는 가스 유량(Qg) > 액체 입구 직경(d) > 액상 유량(Ql)입니다. 훈련 샘플 외부의 마지막 15개 데이터 세트는 BP 모델과 유전 알고리즘(GA-BP)에 의해 최적화된 BP 신경 모델로 테스트되었으며 SMD의 크기가 예측되었습니다. 실험 결과는 확립된 GA-BP 네트워크 모델의 실험 매개변수에 대한 결정 계수 R2가 0.979이고 적합도가 높다는 것을 보여줍니다. GA-BP 원자화 모델의 예측값과 실험값의 평균 제곱 오차(MSE), 평균 절대 오차(MAE) 및 평균 절대 백분율 오차(MAPE)는 각각 4.471, 1.811 및 0.031로 오차가 작으며, 예측 정확도가 높고, 모델 수립이 정확합니다. GA-BP 모델은 다양한 작동 조건에서 SMD를 효율적으로 예측할 수 있습니다. 현재 새로운 초음속 분무 노즐은 Daqing Oilfield의 Xushen 가스전 블록에 성공적으로 적용되어 천연 가스 회수율을 4.5~8.6% 향상시킬 수 있습니다. , 석유 탐사가 끝날 무렵의 삼출 문제를 완화하고 유정 삼출 문제를 해결하고 생산 효율성을 향상시키는 데 특정한 지침이 됩니다.

천연가스 유정 생산의 후기 단계에서는 바닥 구멍 압력이 감소하고 가스 유속이 감소하며 액체 운반 속도가 감소하고 유정 액체 축적이 증가하며 액체 축적이 천연 가스 이동을 방해하여 생산량이 감소합니다. 가스 리프트, 버블 배출, 천연 가스 순환 및 고압 펌프와 같은 전통적인 기술의 액체 배출 효율은 좋지 않습니다1,2,3,4. 유정의 심각한 유체 축적 문제를 해결하기 위해 배수 및 가스 회수를 위한 노즐 원자화의 새로운 기술이 채택되었습니다5,6,7. 이 기술은 천연가스의 에너지를 이용하여 바닥 구멍에 쌓인 액체를 노즐을 통해 원자화하고, 그 방울은 천연가스와 함께 유정 밖으로 배출됩니다. 이 방법은 에너지 소비를 줄이고, 에너지 활용도를 향상시키며, 가스정의 운영 및 유지 관리 비용을 절감하고, 유정 유체 축적 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.

많은 학자들이 노즐 미립화 기술에 관한 관련 연구를 수행하고 해당 미립화 실험을 수행했으며8,9 이상적인 결과를 얻었습니다. Han et al.10은 일종의 내부 혼합 미립화 및 먼지 제거 노즐을 설계했습니다. 노즐의 유동장은 FLUENT로 시뮬레이션되었습니다. 결과는 급수 압력이 증가함에 따라 노즐의 유속이 증가하고 공기 속도가 감소하며 기액 상대 속도가 감소함을 보여줍니다. 그들은 분무 노즐을 통한 분진 감소 실험을 수행했습니다. 실험 결과, 급수 압력이 증가하면 범위, 액적 부피 분율 및 액적 크기가 모두 증가하며, 전체 먼지와 호흡성 먼지의 먼지 저감 효율은 처음에는 증가한 후 감소하는 것으로 나타났습니다. KOMAG 광산기술연구원11은 시어러, 로드헤더 및 컨베이어의 이송 지점에서 먼지 감소를 분사하는 데 효과적으로 사용할 수 있는 일종의 물 분사 노즐을 개발했습니다. Feng12는 West Sichuan 가스전의 생산 현장에서 노즐을 사용하여 저압 및 저생산 가스정에 대한 원자화 배수 테스트를 수행했습니다. 노즐의 분무 효과가 좋고 유정의 액체 운반 속도가 23.4% 증가하며 액체 생산량이 200m3/d 증가합니다. Ni et al.13은 초음속 노즐 분무 장치를 1000-2000m 깊이에 설치하여 현장 실험을 수행한 결과 출구 속도가 일반 노즐보다 훨씬 빠르고 액체 운반 효율이 41.3 증가한 것으로 나타났습니다. %.