水平井筒变质量间歇流压降的理论与试验研究

间歇流是实际水平井筒气液两相流动中非常重要的一种流动形态。由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别,常规管流的压力计算方法对于水平井筒流动来说就需要进行修正和扩展。在常规水平管道间歇流动压降分析的基础上,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁入流或出流对压降的影响,得到一种新的水平井筒间歇流流型压降计算方法。同时,设计并建立了水平井筒流体流动模拟试验装置,在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的间歇流动压降试验研究,获得了大量试验数据,与理论计算结果吻合较好,表明该计算方法具有实际应用价值。     

两相管流工艺计算软件的研制

利用流体力学理论,结合目前国内外最新的两相流理论和实验研究成果,在描述气液两相流水力计算、热力计算和流型判断的数学物理模型基础上,研制出适用于海洋、沙漠、丘陵地区原油与伴生气、凝析天然气与凝液输送工艺的一套新的计算模拟软件TFTCS.介绍TFTCS软件的结构、功能、适用范围.用该软件对锦州20-2海底湿天然气管道进行模拟计算,并与管线生产数据进行对比,用国外同类软件PIPEPHASE进行验算.实例计算分析表明,该软件功能完善,操作方便,计算结果可靠,能满足油气混输管道的设计计算和生产管理的需要.     

基于ACE算法的水平管道持液率计算模型北大核心CSCD

目前水平管道气液两相流持液率计算模型较多,且大多基于经验或半经验相关式,持液率计算结果存在较大差异。通过对已有不同实验条件下持液率实验数据的筛选分析,得出管径、气相折算速度、液相折算速度、黏度、压力、温度等6个影响持液率大小的主要因素,在此基础上基于ACE算法建立了水平管道持液率计算模型,并将该模型与已有的持液率计算模型进行了对比分析。研究结果表明:本文基于ACE算法建立的水平管道气液两相流持液率计算模型能够对各影响因素对持液率的潜在影响行为进行描述,具有较高的计算精度,适用范围广,可为水平管道气液两相流持液率计算提供借鉴。     

气液两相流管道防振的方法与措施

指出气液两相流动管道振动与流体流型有密切关系,塞状或弹状流型易引起管道振动,振动强度与流体流速、流量和压力有关,更与激发频率有关,当激发频率与管道自振频率重合或接近时,即便流体激振强度不高,也会引起管道强烈振动。讨论气液两相流管道防振设计思路,阐明气液两相流管道振动响应分析难以进行,模态分析避免共振仍是目前管道防振分析的主要方法。提出多项具体防振措施,强调流型计算要使塞状流型或弹状流型既不在水平管道中出现,也不在垂直管道中出现。     

两相管流工艺计算软件的研制

利用流体力学理论 ,结合目前国内外最新的两相流理论和实验研究成果 ,在描述气液两相流水力计算、热力计算和流型判断的数学物理模型基础上 ,研制出适用于海洋、沙漠、丘陵地区原油与伴生气、凝析天然气与凝液输送工艺的一套新的计算模拟软件TFTCS。介绍TFTCS软件的结构、功能、适用范围。用该软件对锦州 2 0 - 2海底湿天然气管道进行模拟计算 ,并与管线生产数据进行对比 ,用国外同类软件PIPEPHASE进行验算。实例计算分析表明 ,该软件功能完善 ,操作方便 ,计算结果可靠 ,能满足油气混输管道的设计计算和生产管理的需要     

水平井筒中气-液两相流漂移模型研究

基于诸多学者关于垂直管道气-液两相流漂移模型中分布参数和漂移速度的一般规律的研究,采用理论分析和实验研究相结合的方法,提出了水平井筒气-液两相流漂移模型中分布参数和漂移速度的相关式;依据水平井筒模拟试验段上多相流动实验数据,采用参数模型优化的方法,确定了漂移模型中的待定参数,得出了完整的水平井筒气-液两相流漂移模型。     

气液两相流管道泄漏瞬态模型及数值计算

气液两相流管道一旦有泄漏发生,管道压力、截面含液率及流速等参数均会发生改变,分析泄漏过程中气液两相流的瞬态变化对于探究管道泄漏特征、实施两相流管道泄漏检测与定位具有重要意义。对气液两相流泄漏过程进行瞬态分析,在双流体模型的基础上建立气液两相流泄漏系统数学模型,利用隐式差分法求解控制方程,并用C++编程计算气液两相流泄漏数值解,分析分层流条件下泄漏对管道压力、截面含液率、气液相流速等参数的影响,将数值计算结果与气液两相流泄漏实验数据进行对比。结果表明:管道泄漏后,泄漏点下游管道压力、截面含液率、气液相流速等参数值均下降,且数值计算结果与实验数据趋势一致,证明所建立的泄漏模型适用性较好。     

水平井筒变质量间歇流压降的理论与试验研究

间歇流是实际水平井筒气液两相流动中非常重要的一种流动形态。由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别,常规管流的压力计算方法对于水平井筒流动来说需要进行修正和扩展。在常规水平管道间歇流动压降分析的基础上,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁入流或出流对压降的影响,得到一种新的水平井筒间歇流流型压降计算方法。同时,设计并建立了水平井筒流体流动模拟试验装置,在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的间歇流动压降试验研究,获得了大量试验数据,与理论…     

输气管道断裂过程中减压波传播特性研究

天然气管道一旦发生断裂,容易引起一系列重大事故,尤其是在高压富气管道断裂过程中,管道中的流体可能由单相变为两相,增大了管道裂纹扩展的风险。为此,结合经典的气体单相流和气液两相流声速统一计算模型,建立了新的输气管道减压波模型,研究了在减压过程中发生相变时的减压波特性,并开发了相应的计算程序Decomwave,分析了气质、压力、温度对减压波特性的影响,指出随着重组分的增加、压力的升高和温度的降低,减压波特性逐渐从单相中减压波特性变为气液两相中的减压波特性。实例验证表明,该模型不仅能够准确描述干气输送管道断裂过程中的减压波传播特性,而且能够较好地描述富气管道减压波传播过程中出现的相变过程及进入两相区后的减压波特性,可用于输气管道断裂过程中减压波传播特性的研究。     

基于ACE算法的水平管道持液率计算模型

目前水平管道气液两相流持液率计算模型较多,且大多基于经验或半经验相关式,持液率计算结果存在较大差异。通过对已有不同实验条件下持液率实验数据的筛选分析,得出管径、气相折算速度、液相折算速度、黏度、压力、温度等6个影响持液率大小的主要因素,在此基础上基于ACE算法建立了水平管道持液率计算模型,并将该模型与已有的持液率计算模型进行了对比分析。研究结果表明:本文基于ACE算法建立的水平管道气液两相流持液率计算模型能够对各影响因素对持液率的潜在影响行为进行描述,具有较高的计算精度,适用范围广,可为水平管道气液两相流持液率计算提供借鉴。     

基于犃犆犈算法的水平管道持液率计算模型

目前水平管道气液两相流持液率计算模型较多,且大多基于经验或半经验相关式,持液率计算结果存在较大差异。通过对已有不同实验条件下持液率实验数据的筛选分析,得出管径、气相折算速度、液相折算速度、黏度、压力、温度等6个影响持液率大小的主要因素,在此基础上基于ACE算法建立了水平管道持液率计算模型,并将该模型与已有的持液率计算模型进行了对比分析。研究结果表明:本文基于ACE算法建立的水平管道气液两相流持液率计算模型能够对各影响因素对持液率的潜在影响行为进行描述,具有较高的计算精度,适用范围广,可为水平管道气液两相流持液率计算提供借鉴。     

考虑滑脱的气液两相嘴流新模型

正确预测油嘴允许气液混合物通过的能力是开展油气井井下或地面节流工艺设计的基础,气液两相嘴流模型在采油气工艺中有广泛的应用。通过引入等效动量比容、等效动能速度概念,根据动量守恒原理建立了一个新的考虑气液间滑脱的气液两相嘴流质量流速预测模型,并进行了数值求解。与其他4个模型相比,新模型计算简单且方便。利用公开发表的亚临界流和临界流实验数据对新建模型和其他4个常用两相嘴流模型计算结果进行了比较。新建模型对质量流速预测能力的平均误差为1.37%,平均绝对误差为6.37%,标准差为5.79%;新模型对嘴前压力预测能力的平均误差为2.78%,平均绝对误差为8.43%,标准差为4.10%;明显优于Sachdeva、Perkins、Ashford & Pierce、Al-safran等模型。气液两相滑脱因子计算方法影响模型的准确性,为此对比分析了9个气液两相滑脱因子计算方法,发现本模型结合Chisholm的滑脱因子计算方法的预测结果最接近实验测试结果。同时以某产水气井为例开展了井下节流工艺嘴径计算,新模型设计的嘴径完成的配产率为96.5%。     

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.     

水平管气-液两相流持液率计算方法研究

基于对水平管气-两相流截面持液率计算方法的比较分析,通过研究认为,Hughmark相关式和Garcia修正式可用于水平气-液两相流管道持液率的计算.为验证这两种相关式的正确性,进行了大量的室内实验研究.研究结果表明,用Garcia修正式来预测水平管气-液两相流持液率,具有较高的精度.     

液固两相同心环空流动数值模拟

应用液-固两相流理论,利用PHOENICS软件的IPSA解法对环形空间中液-固两相流动的特性进行了数值模拟计算,并用ORIGIN软件对计算数据作了进一步处理,分析了同心环空中液-固两相流紊流的轴向速度分布、固相颗粒沿径向的浓度分布、颗粒直径对滑落速度的影响、固相浓度对滑落速度的影响,得出了一系列关于液-固两相环空流动的规律。     

基于实验研究的油气钻采水平两相流管道泄漏声发射检测

气液两相流管道在油气钻采、运输中应用广泛,但对其泄漏检测的研究较少。本文通过搭建水平气液两相流泄漏实验系统,利用声发射(AE)检测原理对气体压力、流型、泄漏孔径、泄漏位置等因素对泄漏声发射信号的影响进行了实验研究,提出通过经验模态分解(EMD)去噪并用小波包分解(WPD)提取声发射信号特征输入BP神经网络进行泄漏存在性、泄漏流型识别。研究结果表明,本文提出的泄漏声发射检测方法提高了BP神经网络对气液两相流泄漏模式的识别精度并可以实现对两相流管道的有效检测,具有较好的借鉴意义。     

较高黏度垂直气液两相环状流转变界限研究

针对稠油注气开采过程中井筒多相流流动参数难确定的问题,研究了稠油举升过程中井筒内气液两相流的流动型态.通过开展较高黏度流体垂直管气液两相流试验,借助高速摄像机观察不同油品黏度(60、100和290 cp)、不同液相表观流速(0.2、0.5和0.8 m/s)条件下管道中的环状流转换现象,以气液两相流理论与流体动力学为基础...     

气藏水平井携液临界流量计算

液滴在水平井筒中的受力情况与垂直井筒中截然不同,根据垂直井筒中质点力学分析获得的计算气井携液临界流量的Turner公式及其修正式不再适用于水平井。根据水平井筒内液滴质点分析理论,推导出水平气井的携液临界流量公式。与水平管气液两相流态机理计算得到的携液临界流量结果的对比结果表明,用质点分析理论计算得到的携液临界流量比气液两相流态机理计算结果要偏于乐观,且其流态正处于环状流和雾状流的过渡区。因此,在实际应用中,用质点分析理论计算的结果可根据生产井实际情况在一定范围内进行调整。     

用圆缺孔板测量悬浮流

安装在管道截面上的圆缺孔板测量悬浮流的实验和实测获得成功。通过该装置可以考查悬浮流的一般特性与形成是浮流的液体、固体组分的联系。此方法可以为油田上大量存在的液、固两相流测量提供一种可靠的方法。     

基于实验研究的水平井气液两相流流型判别修正

流型判别是研究气液两相流流动规律的重要内容。采用实验数据与理论分析相结合的方法,通过对常规管道和变质量管道Brill气液两相流流型判别方法的修正,建立了新的适用于海上水平井气液两相流流型判别方法。实验结果表明,修正的Brill流型判别方法与实验数据吻合较好,可为海上水平井气液两相流流型判别提供参考。