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柱塞气举是高气液比油田采油和排水采气的一种常用人工举升方式,利用固体界面有效减少液体滑脱。美国Chevron Texaco公司在实心柱塞的基础上提出了一种新型柱塞,它由空心圆柱筒和圆球组成。柱塞运行时下落速度快,甚至在特殊条件下不关井柱塞也能较快下落,从而相对增加了气井生产时间,提高了产量。该公司在德克萨斯州开展了十井次分体式柱塞气举工艺试验,其应用表明：与之前的泡排、安装毛细管以及常规柱塞举升工艺相比,产气量增加850～1416m3/d,应用效果良好。然而未见对分体式柱塞气举工艺基础理论及应用研究的报道。为此,本论文从优化分体式柱塞结构入手,根据鄂尔多斯盆地大牛地气田低渗致密产水气藏的实际情况,利用计算流体力学软件模拟柱塞在井筒中的流场,优化柱塞结构尺寸；开展分体式柱塞举升物理模拟实验及现场应用等研究工作,其具体工作如下：(1)应用FLUENT软件对油管内部分体式柱塞周围流场进行了数值模拟,考虑大牛地气田的具体井况参数,对不同槽宽、槽深分布的柱塞在流场中的气窜速度进行对比分析,从而优选出符合大牛地气田气井参数的柱塞外壁结构,为分体式柱塞组件设计提供了理论依据。(2)自行设计研发了分体式柱塞气举可视化实验架,其油管内径40mm,垂直高度19m；套管内径120mm,垂直高度14m；该装置为分体式柱塞气举排液采气工艺室内研究提供了条件。(3)开展了分体式柱塞物理模拟实验,得到了长期不关井条件下分体式柱塞稳定带液运行工艺参数。,对比分析不同进液量对井底压力、井口压力、柱塞上升时间、柱塞下落时间及柱塞运行周期等参数的影响,对比分析表明：进液量、柱塞上升时间与注气量之间存在关联。(4)设计研发了分体式柱塞组件及井口限位器组件,并针对大牛地不同管柱结构分别设计了一系列不同规格的分体式柱塞及井口限位器。(5)利用研发设计的分体式柱塞组件及井口限位器组件在大牛地气田开展了2口井的现场试验。应用结果表明：实施分体式柱塞气举后平均日产液量及产气量分别增加了58.7%和16.3%,增产效果显著。应用上述研究成果在国内首次成功地开展了分体式柱塞气举现场试验,形成了一套分体式柱塞排液采气举升工艺技术,研究成果对丰富我国排液采气工艺方式,提高我国排液采气工艺技术水平具有重要意义。