Previsione della dimensione delle gocce atomizzate per il drenaggio supersonico dell'acqua atomizzata e l'estrazione del gas naturale

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 22192 (2022) Citare questo articolo

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Nella fase successiva dell'esplorazione dei giacimenti di gas naturale, la pressione del pozzo è ridotta e l'accumulo di liquido è grave, al fine di risolvere il problema dell'accumulo di liquido e della bassa produzione nei pozzi di gas a bassa pressione e a basso rendimento, il gas di drenaggio dell'atomizzazione supersonica la tecnologia di recupero viene utilizzata per migliorare il tasso di recupero. Studiando l'influenza dei parametri delle condizioni di lavoro del recupero del gas di drenaggio dell'atomizzazione dell'ugello di fondo pozzo sull'effetto di atomizzazione e sulla velocità di trasporto del liquido, viene stabilito un nuovo modello fisico dell'ugello di atomizzazione, il modello di atomizzazione della rete neurale con propagazione posteriore (BP) e il modello di atomizzazione della rete neurale BP ottimizzati viene stabilito l'algoritmo genetico (GA) e il Matlab viene utilizzato per addestrare i 45 gruppi di set di dati prima dell'esperimento. Dopo l'addestramento del modello, i parametri di atomizzazione normalizzati vengono addestrati per l'analisi di sensibilità. La relazione tra la forza e la debolezza dei fattori che influenzano la dimensione media delle particelle delle gocce di Sotel (SMD) è la seguente: flusso di gas (Qg) > diametro di ingresso del liquido (d) > flusso della fase liquida (Ql). Gli ultimi 15 set di set di dati esterni ai campioni di addestramento sono stati testati dal modello BP e dal modello neurale BP ottimizzato dall'algoritmo genetico (GA-BP) ed è stata prevista la dimensione dell'SMD. I risultati sperimentali mostrano che il coefficiente di determinazione R2 del modello di rete GA-BP stabilito rispetto ai parametri sperimentali è 0,979 e la bontà di adattamento è elevata; l'errore quadratico medio (MSE), l'errore assoluto medio (MAE) e l'errore percentuale medio assoluto (MAPE) del valore previsto del modello di atomizzazione GA-BP e del valore sperimentale sono rispettivamente 4,471, 1,811 e 0,031, l'errore è piccolo, il l’accuratezza della previsione è elevata e la creazione del modello è accurata. Il modello GA-BP può prevedere in modo efficiente l'SMD in diverse condizioni operative, attualmente il nuovo ugello atomizzatore supersonico è stato applicato con successo al blocco del giacimento di gas Xushen del giacimento petrolifero di Daqing, che può migliorare il tasso di recupero del gas naturale del 4,5–8,6% , alleviare il problema dell'effusione verso la fine dell'esplorazione petrolifera e ha un certo significato guida per risolvere il problema dell'effusione nei pozzi e migliorare l'efficienza della produzione.

Nella fase successiva della produzione dei pozzi di gas naturale, la pressione sul fondo del pozzo diminuisce, la velocità del flusso del gas diminuisce, la velocità di trasporto del liquido diminuisce, l'accumulo di liquido nel pozzo aumenta, l'accumulo di liquido ostacola la migrazione del gas naturale e la produzione diminuisce. L'efficienza di scarico dei liquidi delle tecnologie tradizionali come il sollevamento del gas, lo scarico delle bolle, la circolazione del gas naturale e la pompa ad alta pressione è scarsa1,2,3,4. Per risolvere il problema del grave accumulo di fluidi nel pozzo, viene adottata una nuova tecnologia di atomizzazione ad ugelli per il drenaggio e il recupero del gas5,6,7. La tecnologia utilizza l'energia del gas naturale per atomizzare il liquido accumulato nel foro inferiore attraverso l'ugello e le goccioline vengono espulse dal pozzo insieme al gas naturale. Questo metodo riduce il consumo di energia, migliora l'utilizzo dell'energia, riduce i costi di funzionamento e manutenzione dei pozzi di gas e può risolvere efficacemente il problema dell'accumulo di fluidi nel pozzo.

Molti studiosi hanno condotto ricerche correlate sulla tecnologia di atomizzazione degli ugelli, effettuato corrispondenti esperimenti di atomizzazione8,9 e ottenuto risultati ideali. Han et al.10 hanno progettato una sorta di ugello di nebulizzazione e depolverazione a miscelazione interna. Il campo di flusso nell'ugello è stato simulato da FLUENT. I risultati mostrano che con l’aumento della pressione di alimentazione dell’acqua, la velocità del flusso nell’ugello aumenta, la velocità dell’aria diminuisce e la velocità relativa gas-liquido diminuisce. Hanno effettuato esperimenti di riduzione delle polveri nebulizzate attraverso ugelli atomizzatori. I risultati sperimentali mostrano che quando la pressione di alimentazione dell’acqua aumenta, la portata, la frazione volumetrica e la dimensione delle goccioline aumentano, e l’efficienza di riduzione della polvere totale e respirabile aumenta inizialmente e poi diminuisce. Il KOMAG Mining Technology Research Institute11 ha sviluppato una sorta di ugello di spruzzatura dell'acqua, che può essere utilizzato efficacemente per spruzzare la riduzione della polvere nel punto di trasferimento della cesoia, della fresatrice stradale e del trasportatore. Feng12 ha effettuato test di drenaggio dell'atomizzazione su pozzi di gas a bassa pressione e bassa produzione utilizzando ugelli nel sito di produzione del giacimento di gas del Sichuan occidentale. L'effetto di atomizzazione degli ugelli è buono, la velocità di trasporto del liquido nel pozzo è aumentata del 23,4% e la produzione di liquido è aumentata di 200 m3/giorno. Ni et al.13 hanno posizionato il dispositivo di atomizzazione con ugello supersonico alla profondità di 1.000-2.000 m per eseguire esperimenti sul campo, che dimostrano che la velocità di uscita è notevolmente superiore a quella degli ugelli ordinari e l'efficienza di trasporto del liquido è aumentata di 41,3 %.