一种新型微机处理实时多点液体流量分布测量系统

该文介绍了新研制的一种冷模下测量气液两相流分配器下液体流量径向分布的测量系统。该系统采用积存液体排开气体原理使两相流变成单相流，并按固定容积、测量时间求出流量的新思路设计，利用计算机内部时钟方便计时，因此减化了电路和结构的设计，缩小了体积，可快速、实时、多点地测量。其最大特点是各点量程几乎不受限制，数据处理快捷。已在加氢反应器冷模上成功地应用。该仪器可推广到其它气液两相流分布的测量中去。     

相关法测量气液两相水平管流流量

讨论了相关法测量气液两相水平管流流量的基本原理及其数学模型。在两相流试验台架上建立了压力数据采集系统。分别在0．47、0．64、0．90、1．10、1．20m3／h流量下测试了两相流中液柱的压力变化，并对试验数据进行了相关分析。通过对试验数据的分布特征和置信度的分析，说明了利用相关法测量两相流液相流量是可行的，并在此基础上提出了减小相关法测量误差的建议。     

三差压气液两相流流量计的研制与应用

为了对气液两相流流量进行准确计量,提出了基于弯管流量计的新型气液两相流流量测量方法。设计了由弯管、水平管和垂直管组成的三差压传感器,通过对3个差压信号进行分析,建立了压差与质量流量的关系模型,进而设计了三差压气液两相流流量计。同时通过标准表法对设计的流量计进行了试验验证。验证结果表明,三差压气液两相流流量计的测量精度达到±3%,可实现气液两相流的流量测量,与目前的两相流流量计相比精度有了很大提高。     

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章分别以水、轻油和重油为液相，研究了天然气井中零液流量气提流动这一特殊气液两相流动现象。提出了零液流量气提流动的两相流水动力学模型，应用该模型计算了零液流量气提流动的持液率和压力降。模型计算结果与试验结果都表明，零液流量气提流的持液率随表现气速的增大而单调减小，而摩擦阻力压力降则不随表现气速的变化呈单调性的变化。尽管零液流量气提流的水动力学特性不同于液体流量不为零的常规气液两相流，零液流量气提流仍遵循常规气液两相流的水动力学基本关系式。     

相关法测定气流两相水平管流流量

讨论了相关法测定气液两相水平管流流量的基本原理及其数学模型在两相流试验台架上建立了压力数据采集系统。分别在０．４７、０．６４、０．９０、１．１０、１．２０ｍ＾３／ｈ流量下测试了两种流中液术的压力变化，并对试验数据进行了相关分析。通过对试验数据的分布特征和置信度的分析，有了利用相关测量两相流流相流量是可行的。并在此基础上提出了减小相关法测量误差的建议。     

橇装式气液两相混输计量装置设计与应用

设计了一种橇装式气井井口气液两相混输计量装置,采用气液分离法计量液量和气量,实现了实时在线计量天然气和水产量,结合智能流量计,可以连续稳定地在气液两相混合流动中计量两相瞬时和累计流量,数据通过无线系统上传。该计量装置采用气液混输,避免了液体外排污染环境,节能环保,同时设计为车载模式,移动方便。通过室内与现场试验表明,该计量装置能连续稳定地在气液两相混合流动中同时计量各相流量,平均误差均小于±5%,满足现场对气井产水、产气量计量精度要求。     

基于强制环状流的电导法持液率测量技术

传统电导法测量气液两相流持液率时,测量精度易受流型影响.为此,提出了基于强制环状流的电导法气液两相流持液率测量技术,通过数值模拟和室内试验,用单头电导探针直接测量法对气液两相流持液率进行了测量研究.研究结果表明:当进口气液比一定时,气体不足以携带液体,但气相折算速度的逐渐增加使气体开始携带液体,液膜厚度随之不断增加,且...     

欠平衡钻井水平环空两相流对流传热系数实验研究

欠平衡钻井流体一般是气液两相混合流体,温度是欠平衡钻井井底压力控制的重要影响因素之一,研究两相流对流传热对准确预测欠平衡钻井环空温度有重要意义。前人对气液两相流对流传热进行了不少实验研究,但他们的实验都是研究管内流动,且管径较小(20~35 mm),这与欠平衡钻井所处的实际条件有很大的出入。文中进行了大管径水平环空气液两相流对流传热实验研究,分别改变气相流量、液相流量得出不同气、液雷诺数下的环空两相流对流传热系数。分析数据可以得出,气体雷诺数对偏心环空两相流对流传热系数的影响不大,但液体雷诺数是影响该对流传热系数的主要因素。又通过与相同流量下小管径(25.4 mm)、管内流动的气液两相流对流传热系数(Kim实验数据)进行对比得出,在气液雷诺数一致的条件下,气液雷诺数对两相流对流传热系数影响趋势基本一致,但文中实验所测得的对流传热系数小于Kim所测得的实验结果。该实验研究结果对欠平衡钻井井底压力的控制有着重要的指导意义。     

气液两相流流动参数软测量方法研究

对垂直上升气液两相流测得的电导波动信号,在频域中采用语音信号处理中的线性预测方法提取了4个特征量,在时域中用时间序列统计分析方法提取了6个特征量.将这10个反映气液两相流流动特性的特征量作为径向基神经网络软测量模型的输入量,在水相流量1～10 m2/h及气相流量1～130 m3/h的范围内,较好地实现了气液两相流持水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径.     

湿气流量测量新方法

基于均相流假设,根据文丘里管两相流流量测量模型和空隙率定义式,结合气液两相流的差压瞬时值、流量瞬时值和空隙率瞬时值间存在的时间平均值关系,推导了湿气流量测量机理模型,并根据Froude准数对模型进行了修正。建立的湿气流量测量模型形式上为一个经气、液密度和Froude准数修正的节流式流量测量关系式,该关系式将为湿气流动机理的研究提供有益的借鉴。实验结果表明,该模型可用于湿气流量的测量,流量测量误差小于5%,能满足实际测量的要求。     

管内相分隔状态下电磁流量计测量气液两相流的方法

针对电磁流量计测量气液两相流时测量精度和稳定性易受流型影响的问题,提出了一种管内相分隔状态下基于电磁流量计的气液两相流测量方法。利用旋流器将不规则的两相流入口流型整形成气芯-水环的对称型环状流,保证了权函数的有序分布,并引入空隙率修正了电磁流量计测量模型,提高了电磁流量计的测量精度。利用空气-水两相流为介质,通过室内实验对该测量方法进行了验证,结果表明,在管内相分隔状态下,电磁流量计的液相测量相对误差在±5%以内。研究结果为工业生产中的气液两相测量提供了一种很好的思路和方法,具有良好的应用价值。     

深水井简气液两相流传热规律实验研究

根据深水油气开发中面临的低温及复杂第3类边界条件特点,设计并建立了模拟深水油气传热实验系统,进行了大量室内实验,得到深水低温第3类边界条件下的时流换热关系式及气液流量对气液两相流各流型传热的影响,结果表明:层流下所得关系式与常温简单边界条件下的对流换热关系式相差较大,紊流时基本一致;在泡状流、段塞流和环状流下液相流量是影响传热的主要因素,而搅拌流下气液两相流量对传热影响都很小.研究结果为海洋深水油气开采工艺参数设计提供依据.     

多室内环流反应器中液体循环量的试验验证与模拟

目的 对液相氧化脱硫多室内环流反应器液体循环量的影响因素进行模拟和验证。方法 采用CFD数值模拟,基于欧拉-欧拉多相流模型,对液相氧化脱硫多室内环流反应器进行气液两相流模拟,考查了酸气流量和空气流量对液体循环量的影响。结果 利用数值模拟得到的液体循环量与利用靶式流量计测得的液体循环量误差小于10%。当酸气中H₂S体积分数不超过3%时,液体循环量(z)与酸气流量(x)、空气流量(y)之间的关系式为：z=-474.996+0.358x+0.487 3y。结论 欧拉-欧拉两相流模型能够准确地预测液相氧化脱硫反应器内液体循环量。     

气-液分流式分布器的流体力学性能

开发了一种具有抗塔板倾斜性能的气-液分流式分布器。通过冷模实验,研究了该分布器液体破碎程度与液体分布均匀性之间的关系,以及操作条件变化对分布器压降的影响,并在直径为1 m的加氢反应器中考察了由37个气-液分流式分布器组成的气-液分配盘的液体分布均匀性。结果表明,存在一个液体破碎雾化的临界气速。临界气速同时也是分布器液体分布均匀与否的分界点,只有气体流速超过该临界值时,才能实现液体的均匀分布。当通过分配盘的气量超过总体临界气体流量时,其液体分布相对不均匀度可降至5%以内,实现液体的均匀分布。此外,基于实验数据,还得到了气-液分流式分布器的压降与气、液两相Reynolds数间的关系式。     

基于文丘里管和射线技术的低压湿气测量方法

湿气流量测量普遍存在着流量虚高的现象,从而导致测量结果不准。为解决上述问题,首先基于文丘里管流量测量原理分析了湿气测量虚高机理,然后针对低压湿气计量开展了大量测试,对比分析了现有不同经验模型的计算误差,在气液分相流模型基础上,利用射线技术测量空隙率并结合文丘里管测量结果获取液体折算速度,进而进行回归分析,提出了新的湿气流量虚高修正模型。研究结果表明:①文丘里管测量湿气流量虚高的原因主要是由于液相的存在而对气相有阻塞,从而产生了加速压力降以及气相对液相加速导致的摩擦阻力压降;②文丘里管的流量虚高值主要跟Lockhart-Martinelli (LM)参数、液体折算速度、空隙率及干度等能表征液体携带量的参数相关;③现有模型的LM参数等在实际应用中无法直接测量;④液体折算速度跟文丘里管虚高值有较强的线性关系,据此计算出的气流量均方根误差最小;⑤基于文丘里管和伽马传感器测量的空隙率从气液两相流分相流模型出发,可计算出液体折算速度,从而建立新的气流量虚高修正模型。结论认为,所建新模型最终得到的气流量均方根误差为5.1%,能够满足实际测量需求,为湿气测量的工程应用提供了新方法。     

气液两相流的双参数测量及其标定

本文基于相关测量技术的气液两相流流量双参数测量原理,对装置及其标定问题作了较为详尽的论述,并相应地提供了实验数据。     

可使气井增产的Vortex Dx井下工具

美国Vortex Flow LLC公司研制成功一种新型Vortex DX井下工具，该工具可将气液分离成两相螺旋流。使液体沿管壁呈螺旋状流动，天然气通过管道的中心流动，防止液体滑脱。其结果就可彻底地清除气井的井底积水，增加产气量。     

垂直管中气液两相气泡流的流动规律

本文根据理论分析和气液两相流的室内实验,得出了气液两相气泡流的空隙率分布以及在层流条件下和紊流条件下的速度分布规律。由以上结果得出的压降计算方法能比较准确地确定气液两相气泡流的压力损失。     

CALCULATING METHOD OF THE CRITICAL FLOW RATE OF THE CARRYING LIQUID IN THE INCLINED WELLBORE OF GAS WELL

根据气液两相流理论和质点理论,倾斜井筒中液滴在气体中的受力状态将随着井斜角的不同而改变,而液滴受力状态的不同最终导致了气液两相流态和气体对液体的携带能力的变化.因而,倾斜井筒的临界携液流量不能用常规的垂直井筒和水平井筒携液临界流量公式计算.以气液两相流态理论为基础,根据质点分析理论,推导得到了考虑不同井斜角的倾斜井筒携液临界流量公式.计算了倾斜井筒不同井斜角的携液临界流量,并将计算结果与水平井筒及垂直井筒携液临界流量公式计算结果相对比.研究结果表明,倾斜井筒的携液临界流量介于垂直井筒与水平井筒之间;随着井斜角的增大,倾斜井筒携液临界流量减小,倾斜井筒携液临界流量越接近垂直井筒携液临界流量,携液临界流量变化幅度越小.     

高气液比气井井筒温度分布计算方法

井筒的温度分布是气井设计和动态分析必不可少的参数，可以通过直接测量或者计算两种方法得到。但是目前对于一些超深、高温高压或井况复杂的气井，难以进行直接测量；对于高气液比气井，井筒温度分布的计算方法存在计算精度低和可用性问题。因此，研究井筒内的温度分布十分必要。以传热学和两相流理论为基础，建立了高气液比气井井筒温度分布的计算模型，考虑到液相对热物性参数的影响，可以在没有井口资料的情况下计算出气井井筒内的温度分布；对井口温度的敏感性进行了分析，分析了气产量、液产量、不同液体以及管径等对井口温度的影响；通过实例计算，井口温度的计算平均误差为2.35％，与不考虑液相影响的计算结果相比较，该结果更与实测值接近，更为精确。