天然气在我国能源构成中比重大，对环境污染程度小，受到世界越来越多的重视。在开采过程中，气井一般会产水（地层中的游离水、烃类凝析液及井筒中的凝析水等）。气井在正常生产时的流态一般为雾状流，液体以液滴的形式被连续相的气体携带到地面。随着生产的进行，气藏压力降低，造成井筒的气体流速降低，携液能力随之降低。当气相流速太低，低于临界流速时，气体将不能提供足够的能量使井筒中的液体连续流出井口，液体下落积存于井底，形成井底积液。气体在井筒的流态也从环雾流转变为搅拌流进而转变为段塞流。井底积液会增加井底压力，降低气井产量，从而使气体流速进一步降低，最终转变为泡状流。根据多相流理论，随着气体流量的降低，井底积液将增加对气层的回压，限制气井的生产能力。当井底压力超过气藏压力时，气井将停止生产；积液严重时可使气井完全停喷。此外，井筒内的液柱会使井筒附近地层受到伤害，含液饱和度增大，气相渗透率降低，产能将受到损害。为了实现持续开采，必须对气井实施排水采气工艺。目前，国内外常规的排水采气方法有优选管柱法、泡排法、电潜泵法、机抽法等。每种工艺技术均有各自的技术特点、适用范围、经济优势以及不足之处。

近年来，井下涡流工具排水采气工艺是目前最有应用前景的技术。该工艺完全依靠气井自身的能量，可降低油管中流体摩擦压降，高效地利用地层能量；携液能力强，降低举升液体所需的临界气体速度，适用于低产井；属于机械排水采气工艺，不会给地层带来伤害；涡流工具成本低、安装简单，可重复使用，减少了操作及回收费用，经济效益高。

涡流排水采气技术的基本原理是通过井下涡流工具，将井筒中的紊流流态，调制成涡旋上升环膜流流态；利用涡旋上升环膜流的特性，提高气体的携水率，降低最小临界携液流量，减小井筒摩阻损失，达到利用气井自身能量，实现有效排水采气的效果。

目前国内外现有研究应用中，尚未对涡流工具引发的涡流流动特性进行研究；对井下涡流工具的性能预测、结构设计、工况选择等相关理论的研究都还很不完善，缺少系统的理论分析，对于涡流排水技术选井条件并没有明确的定论，没有明确的理论支撑涡流排水效果分析结果。

因此，必须摸清流经涡流流态的具体情况，摸清整个井筒流态分布，掌握不同雷诺数及持液率下的气液螺旋涡流的流场结构及特点、气速对液膜螺旋流的影响规律、螺旋流动强度的变化规律，进而优化涡流工具结构参数，最终得出涡流排水采气配套工艺技术。