川渝、长庆等气田现已进入开发中后期,随着气井产能逐渐降低,气体没有充足的能量把流入井筒的液体举升出地面,导致井底出现积液,影响气井正常开采。大多数积液气井表现为只产气,不产水或产出极少量产水,气井产气量一般在1×104m3/d以下,产液量在1～2m3/d左右。由于气井积液的影响,气井生产过程中井筒内出现气载水上下循环流动现象,使井筒流体介质分布和速度分布发生改变,产出剖面测井曲线出现明显异常,常规的漂流模型、滑脱模型等气液两相解释模型无法合理解释评价低产气井各产层的生产动态。因此,研究低产气液两相流动规律,掌握低产气井的生产流动状态,建立低产气井解释模型变得尤为重要。本文针对低产气井积液段的气液两相流动,利用CFD数值模拟技术研究了低产气液两相流动特征,为低产载水段气液两相解释模型的建立奠定基础。论文主要工作如下:论文第二章介绍了 CFD数值模拟计算流程和数值模拟模型,分析了 CFD数值方法的优缺点和适用范围,为低产气液两相流动数值模拟所需物理模型的选取提供参考依据。第三章首先基于低产气井实际井身结构特征参数和实际产量范围,利用ICEM建模软件建立与实际生产管柱相匹配的内径为125mm管道几何模型并制定合理的模拟方案。然后采用FLUENT软件中的VOF多相流模型和k-ε湍流模型模拟低流量下不可压缩的空气-水两相流动。研究不同气液流量下气液两相流的流型变化规律,确定了低流量时气液两相流型分布状况,并分析不同气液流量对流型的影响。第四章在流型研究的基础上,利用CFD-post后处理软件在流型区域等间距划分管内流型获取截面数据,建立不同流型下的速度剖面,分析低流量下气液两相流的速度分布,确定不同流型下的气液两相流速,并应用实验数据与模拟结果进行对比,验证模拟的可靠性。研究表明:低流量下垂直管内气液两相流动流型分布主要呈分散泡状流、帽状流、弹状流三种,但在气泡上升过程中管内出现循环扰动流。分散泡状流在管内呈摇摆缓慢上升流动,气液两相流速差异较大,单一气泡速度剖面呈明显的平缓单峰分布。帽状流和弹状流气液两相速度均匀分布,气液两相流速差异较小,弹状气泡以0.8～0.9m/s稳定向上流动,帽状流与弹状流相比,流速相对较低,气泡上升速度约为0.3～0.5m/s,左右两侧液相流速分布存在差异。随着气相、液相流量的不断注入,加快了分散泡状-帽状流-弹状流的流型转化,同时积液柱面缓慢升高,管内积液柱振荡加剧,帽状流和弹状流两侧气泡脱落的现象加剧,管内出现的气液两相循环扰流,上升的弹状气泡与回落小气泡呈上下循环流动。