气藏中一般都会存在边底水,随着气井的深入开发,液体不能被天然气流携带而滞留在井内,形成井下积液。气井积液不可避免,只有发展排水采气工艺才能有效缓解这一问题。涡流工具是一种新型、高效的排水采气技术。在国外,该工具的发展已经较为成熟;2011年,中国石油天然气集团公司首次引入这项技术,并迅速应用于国内各大油气田,从使用结果看,并不是所有气井中涡流工具都能发挥效果。因此,本文主要工作是对涡流工具的工作特性进行研究,并且对涡流工具的结构参数进行优化以使其适应不同井底工况从而达到最佳排液效果。本文通过数值模拟手段,采用分段计算思想,模拟涡流工具放置井底时的工作状态,以此获得井下气液流动特性并进行分析。计算结果显示,涡流工具有很好的气液分离效果,并且可以将这种效果靠惯性的运动方式作用到计算下游数千米,使气井恢复生产。通过改变计算边界条件,从而模拟气井中的不同工况,确定影响涡流工具作用的外界因素。本文改变了入口含液率数值,发现随着入口含液率的增大,涡流工具的作用效果会逐渐衰减,并通过计算结果拟合出衰减效果的公式。随后调整气液两相流体的入口速度数值,结果显示随着入口速度增大,涡流工具的气液分离效果以及气相携带液滴的能力都随之增强,根据结果验证了公式。与此同时,本文对涡流工具的几何参数进行了优化,以使其适应不同井下的状态。由于涡流工具最重要的结构为涡旋变速体的螺旋线,因此主要对螺旋线部分参数进行优化。本文通过改变螺旋线导程即螺距进行对比,结果表明在相同螺旋线长度下,螺旋线圈数越多,涡流工具作用效果越好;改变螺旋形导流肋片横截面形状,发现梯形截面为最佳横截面;改变螺旋线长度,但是螺旋线的圈数不变,随着长度的增加,涡流工具在井下的作用效果越明显。