Previsão de tamanho de gota atomizada para drenagem de água atomizada supersônica e extração de gás natural

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 22192 (2022) Citar este artigo

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Na fase posterior da exploração do reservatório de gás natural, a pressão do poço é reduzida e o acúmulo de líquido é sério, a fim de resolver o problema de acúmulo de líquido e baixa produção em poços de gás de baixa pressão e baixo rendimento, o gás de drenagem de atomização supersônica tecnologia de recuperação é usada para melhorar a taxa de recuperação. Ao estudar a influência dos parâmetros das condições de trabalho da recuperação de gás de drenagem de atomização do bico de fundo do poço no efeito de atomização e na taxa de transporte de líquido, um novo modelo físico de bico de atomização é estabelecido, o modelo de atomização da rede neural de retropropagação (BP) e o modelo de atomização da rede neural BP otimizados por algoritmo genético (GA) é estabelecido, e o Matlab é usado para treinar os 45 grupos de conjuntos de dados antes do experimento. Após o treinamento do modelo, os parâmetros de atomização normalizados são treinados para análise de sensibilidade. A relação entre a força e a fraqueza dos fatores que afetam o tamanho médio de partícula de gota de Sotel (SMD) é a seguinte: fluxo de gás (Qg) > diâmetro de entrada de líquido (d) > fluxo de fase líquida (Ql). Os últimos 15 conjuntos de conjuntos de dados fora das amostras de treinamento foram testados pelo modelo BP e modelo neural BP otimizado por algoritmo genético (GA-BP), e o tamanho do SMD foi previsto. Os resultados experimentais mostram que o coeficiente de determinação R2 do modelo de rede GA-BP estabelecido para os parâmetros experimentais é 0,979 e a qualidade do ajuste é alta; o erro quadrático médio (MSE), erro absoluto médio (MAE) e erro percentual médio absoluto (MAPE) do valor previsto do modelo de atomização GA-BP e o valor experimental são 4,471, 1,811 e 0,031, respectivamente, o erro é pequeno, o a precisão da previsão é alta e o estabelecimento do modelo é preciso. O modelo GA-BP pode prever com eficiência o SMD sob diferentes condições operacionais. No momento, o novo bocal de atomização supersônico foi aplicado com sucesso ao bloco do campo de gás Xushen do campo petrolífero de Daqing, que pode melhorar a taxa de recuperação de gás natural em 4,5–8,6% , alivia o problema de efusão perto do final da exploração de petróleo e tem certo significado orientador para resolver o problema de efusão do poço e melhorar a eficiência da produção.

No estágio posterior da produção do poço de gás natural, a pressão do fundo do poço diminui, a velocidade do fluxo de gás diminui, a taxa de transporte de líquido diminui, o acúmulo de líquido no poço aumenta, o acúmulo de líquido impede a migração do gás natural e a produção diminui. A eficiência de descarga líquida de tecnologias tradicionais, como elevação de gás, descarga de bolhas, circulação de gás natural e bomba de alta pressão, é baixa1,2,3,4. A fim de resolver o problema de acúmulo de fluido grave no poço, uma nova tecnologia de atomização de bocal para drenagem e recuperação de gás é adotada5,6,7. A tecnologia utiliza a energia do gás natural para atomizar o líquido acumulado no fundo do poço através do bocal, e as gotas são transportadas para fora do poço junto com o gás natural. Este método reduz o consumo de energia, melhora a utilização de energia, reduz o custo de operação e manutenção de poços de gás e pode efetivamente resolver o problema de acúmulo de fluido no poço.

Muitos estudiosos realizaram pesquisas relacionadas à tecnologia de atomização de bicos, realizaram experimentos de atomização correspondentes8,9 e alcançaram resultados ideais. Han et al.10 projetaram uma espécie de bico de atomização e despoeiramento de mistura interna. O campo de fluxo no bocal foi simulado pelo FLUENT. Os resultados mostram que com o aumento da pressão de abastecimento de água, a velocidade do fluxo no bocal aumenta, a velocidade do ar diminui e a velocidade relativa gás-líquido diminui. Eles realizaram experimentos de redução de pó de pulverização por meio de bicos atomizadores. Os resultados experimentais mostram que quando a pressão de abastecimento de água aumenta, o alcance, a fração do volume da gota e o tamanho da gota aumentam, e a eficiência de redução de poeira da poeira total e poeira respirável aumenta primeiro e depois diminui. O Instituto de Pesquisa de Tecnologia de Mineração KOMAG11 desenvolveu um tipo de bico de pulverização de água, que pode ser efetivamente usado para pulverizar a redução de poeira no ponto de transferência do cortador, da plataforma rotativa e do transportador. A Feng12 realizou testes de drenagem de atomização em poços de gás de baixa pressão e baixa produção usando bocais no local de produção do campo de gás de West Sichuan. O efeito de atomização dos bicos é bom, a taxa de transporte de líquido do poço é aumentada em 23,4% e a produção de líquido é aumentada em 200 m3/d. Ni et al.13 colocaram o dispositivo de atomização de bico supersônico na profundidade de 1.000 a 2.000 m para realizar experimentos de campo, o que mostra que a velocidade de saída é muito maior do que a dos bicos comuns e a eficiência de transporte de líquido é aumentada em 41,3 %.