长庆油田川平46-23集输管路运行工况模拟研究

针对长庆油田川平46-23集输管路,利用管路的现场参数,通过对比分析优选出合适的流型划分模型、持液率模型、压降模型以及蜡沉积模型。对上述模型编程求解,分析了集输管路运行压力、温度、持液率、有效内径、气/液相表观流速、蜡沉积速率等随管道长度与运行时间的变化规律。模拟结果表明,在运行36h内,随管道长度的增加(除前60m),结蜡速率减小,压力降低,温度降低,气相表观流速增大,液相表观流速减小,持液率减小;随着运行时间的增加,同一节点处的蜡沉积速率增大,压力降低,温度升高,气、液相表观流速增大,持液率减小。     

黄202H页岩气井井筒气液两相流态预测

准确预测页岩气水平井井筒流动型态对井筒积液预测及排水采气工艺优选至关重要.分析了黄202 H页岩气井套管生产和油管生产阶段的压裂液返排特征;结合气井压力数据,优选出了适合该井的井筒压力计算模型,预测了不同产气量时不同深度的气液表观流速特征;利用垂流型图版研究了该井套管生产阶段和油管生产阶段时垂直段、倾斜段和水平段的流型变化规律.结果表明:在6种压力计算模型中,Mukherjee-Brill压力计算模型计算的压力误差最小,平均绝对误差为2.39％;黄202 H页岩气井油管生产阶段,气井在倾斜段首先出现积液,排水采气工艺重点应在倾斜段解决气井积液问题;套管生产改为油管生产后,增大了井筒中气相流速,有利于积液排出.     

凝析气井泡排剂LH-1的泡沫性能研究与应用

针对凝析气田特有的泡排剂携液和持液两种情况,对比分析了泡排剂LH-1和泡排剂UT-11C的动态性能,从泡排剂的抗高温性能、抗高矿化度性能、抗高凝析油性能对比分析泡排剂LH-1和国内常用的几种泡排剂的泡沫静态性能,提出了综合考虑泡沫的起泡性能、稳泡性能、携液量和持液率因素优选泡排剂LH-1的方法.设计了泡排剂LH-1的凝析气井的现场应用的施工方案并在凝析气井中进行现场施工.泡排剂LH-1现场应用效果良好.     

逆流型旋转填料床的液泛实验研究

对同心圆环碟片填料旋转床在气液两相沿径向逆流条件下进行空气 水体系液泛实验 ,定性分析气流量、液流量、转速对逆流型旋转填料床液泛的影响。液泛实验表明 :随气流量、液流量、转速的增加 ,逆流型旋转填料床的正常操作范围将缩小 ;液泛出现在喷水管与填料床内径之间的区域 ;液泛的主要表现形式是气相夹带液滴 ;在正常操作到发生液泛的过程中气相压降、液相夹带量连续增加 ,与传统填料床明显不同     

两种动折流圈折流式超重力旋转床气相压降的实验研究

折流式超重力旋转床是继旋转填料床之后出现的一种新型高效的气液传质设备.压降是超重力旋转床流体力学的重要特征之一.实验以空气—水为物系,对转子直径为288 mm,高度为55mm的折流式旋转床进行了压降实验.旋转床转子采用动圈开单排孔和动圈开多排孔两种结构,实验结果表明折流式旋转床的气相总压降随气量、转速、液量的增加而增大,随气量和转速增大的趋势比较明显,随液量增大的趋势比较缓慢.在同等条件下,单排孔压降比多排孔大.     

垂直上升管内油气水三相流动摩擦阻力压降特性的研究

对垂直上升管内油气水三相流动摩擦阻力压降特性进行系统的理论研究,建立了泡状流、间歇流和环状流摩擦压力降的理论模型,并以35号润滑油,空气和自来水为实验介质,对垂直上升管内油气水三相流动各流型的摩擦阻力压降进行实验测量,最后实验结果与理论计算结果相吻合.同时在实验中得出了垂直上升管内三相流摩擦压力降在不同含水率和不同折算液速下随折算气速变化的关系曲线.     

气力疏浚系统临界特性研究

以液-固2相临界模型为基础,结合气相含率方程建立了气-液-固3相段临界模型。计算结果表明:3相段内提升固体颗粒对应的临界液体表观流速恒小于2相段,且随临界气量值变化存在一拐点。进一步分析颗粒在水底所受压持力,建立此工况下液-固2相段临界模型,发现静压持效应极不利于颗粒的顺利“启动”。气力疏浚临界试验研究表明：输送液体对应的临界气体表观流速与颗粒尺寸及位置无关,而输送颗粒对应的临界气体表观流速却受此影响极大,由此证实了静压持效应会造成气力提升性能的恶化。     

以焦末为载体的生物流化床流体力学与传质性能研究

为考察自制以焦末为载体的生物流化床水力学与传质性能,研究了不同流化料焦末量、表观气速、表观液速对床层压降、气含率以及体积氧传质系数KL a的影响.结果表明:随着表观液速的增加,床型依次分为固定床、膨胀床、传统流化床和循环流化床.在传统流化床区域,床层压降最大且基本保持不变.气含率随着流化料焦末量的增加而增大,随表观液速的增加而减小,随表观气速增大呈指数增大.在实验范围内,气含率与表观气速的拟合方程为ε=2.60U0.88.KL a随着流化料焦末量的增加先增大后减少,随着表观气速的增加而增大.     

喷射式超重力旋转床的压降研究

喷射式超重力旋转床是一种新型高效的气液传质设备,旋转床的气相压降是旋转床应用和设计的一项重要指标.以空气-水体系在常压条件下,对喷射式旋转床的气相压降进行了实验研究.实验表明:喷射式旋转床的气相压降随F因子和转速的增大而增大,喷淋密度的增加对气相压降影响不明显.当转速为800r/min,F因子为1.24kg0.5/(m0.5·s),喷淋密度为11.76m3/(m2·h),压降为800Pa时,回归的气相压降模型表明:气相压降与转速的平方、F因子的平方和液量的负四次方有关.     

波纹丝网填料流体力学特性研究

在研究Ｓｕｌｚｅｒ填料结构基础上作了改进，使其更好地提高气─液传质效率．采用大波纹金属网与小波纹网，并在网上开孔组合制成的一种填料．我们测定了它的特性参数，以空气─水的系统研究了流体力学特性，得出干、湿填料塔的压降与空气速度的关联式，误差不超过±１０％．用颈缩管模型较好地解释了开孔丝网波纹填料的液泛机理，并从该模型出发，确定了液泛点，得出泛点气速的关联式，其误差不超过±８．４％，并导出泛点下持液量与气速的关联式．实验结果表明，改进后的填料在压降、通量及持液量等方面均比实体填料以及一般的Ｓｕｌｚｅｒ填料具有较优越的性能．     

泡沫驱油中起泡剂W-101的筛选与评价

对河间东营油藏泡沫驱油的起泡剂类型、质量分数、抗压、抗温、抗盐、抗油等性能和高低渗双管驱替进行了研究。结果表明,WaringBlender法筛选出的最佳泡沫体系为质量分数0.1%的W-101;当压力为0.1~15MPa时,起泡体积和泡沫半衰期都随着压力的增高而增加,但压力超过5MPa时,压力对W-101起泡剂溶液的起泡能力和稳泡性影响不大;随着温度的升高,W-101起泡剂溶液的起泡能力先增大后减小,稳泡性逐渐减小;当矿化度为2 500~10 000mg/L时,随着矿化度的增加,起泡剂W-101的起泡能力逐渐减小,稳泡性先降低后小幅增大;剂油体积比越大,起泡剂W-101的起泡能力和稳泡性能越差。高低渗双管驱替实验表明,泡沫能有效封堵高渗管,扩大低渗管的波及体积,入口压力从水驱结束时的0.3 MPa升至空气泡沫驱结束时的1.8 MPa,低渗管采收率提高16.89%,高渗管采收率提高9.30%,综合采收率提高12.3%。     

羽状水平井欠平衡钻井环空流动特性研究

羽状水平井欠平衡钻井技术是近几年来国内外煤层气开发中普遍采用的一项减少储层伤害、提高低渗储层煤层气采收率的新技术.针对该技术的技术特征,建立了物理模型和数学模型,结合现场井例分析了井筒环空内各流动特性参数的变化规律.结果表明:井底压力随泥浆排量的增加单调递增,同一泥浆排量条件下,环空注气量越大,井底压力值越低;羽状井自注气点至井口的井筒环空内,水平段由于静液压力占主导,空隙率、混相流体流速增长幅度较小,混相流体密度少许降低,压降损失也较少;竖直井筒环空内空隙率及混相流体流速自井底沿井筒向上初始缓慢增大,当环空压力降低到一定程度后,由于气液滑脱效应,而急剧增大,环空内混相流体密度变化规律与之相反,环空压力自井底沿井筒向上呈线性减小.     

T型毛细管中气液两相流型及Taylor流的数值模拟

运用FLUENT求解器中的VOF模型对T型毛细管中气液两相流型进行数值求算,模拟出不同气液相表观速率下的各流型变化及Taylor流流动,并考察了气液表观速率、接触角以及毛细管内径对Taylor流流动特性的影响。研究结果表明:通过改变气液两相的表观速率,观察Taylor流中的气液柱长度的变化,发现得到的模拟值和实验值在一定范围内非常吻合;气泡长度和液柱长度分别随着气相表观速率和液相表观速率的增大而变长;随着接触角的增大,Taylor流中气液柱的长度会呈现凹函数的线性变化,但整个过程波动范围均在15%以内,这表明接触角对Taylor流的流动影响不大。     

摇摆运动时窄矩形通道内两相流动阻力特性实验研究

摇摆运动作为一种典型的海洋条件,会对管内的气液两相流动过程产生较大影响.通过摇摆条件下空气-水在窄矩形通道内流动阻力特性的实验,研究摇摆运动对两相流动过程的影响.实验在常温常压条件下进行,通道尺寸为40 mm×1.6 mm,摇摆角度分别为10°、15°和30°,摇摆周期分别选为8、12、16 s.实验结果表明,摇摆条件下瞬态摩擦压降的变化具有明显的周期性,摇摆周期越小,摇摆振幅越大,即摇摆运动越剧烈,摩擦压降的波动幅度也越大;摩擦压降波动幅度随着含气率的增加而增加,随着流速的增加而减小.     

T型毛细管中气液两相流型及Taylor流的数值模拟

运用FLUENT求解器中的VOF模型对T型毛细管中气液两相流型进行数值求算,模拟出不同气液相表观速率下的各流型变化及Taylor流流动,并考察了气液表观速率、接触角以及毛细管内径对Taylor流流动特性的影响。研究结果表明:通过改变气液两相的表观速率,观察Taylor流中的气液柱长度的变化,发现得到的模拟值和实验值在一定范围内非常吻合;气泡长度和液柱长度分别随着气相表观速率和液相表观速率的增大而变长;随着接触角的增大,Taylor流中气液柱的长度会呈现凹函数的线性变化,但整个过程波动范围均在15%以内,这表明接触角对Taylor流的流动影响不大。     

并联硅基扩缩微通道内气液两相间歇流型与压降特性

采用以IDT高速摄像仪和Nikon生物显微镜为主体的可视化观测系统,实验研究并联硅基扩缩微通道内氮气/水气液两相间歇流型及压降特性.随气液两相表观流速变化,间歇流子流型依次呈现环状/单相液体交替流型、弹状/环状/单相液体交替流型、弹状/单相液体交替流型、雾状/弹状/单相液体交替流型和雾状/单相液体交替流型,得到不同气液两相表观流速下并联扩缩微通道流型分布图.研究表明,均相流模型的压降计算结果同实验值有较大出入.尽管分相流模型在一定程度上引入了气液两相的相互作用,其预测结果好于均相流模型,但是仍无法精确地描述并联扩缩微通道内氮气/水气液两相的运动与空间分布.     

一种新型催化精馏元件的流体力学性能研究

开发了一种新型催化精馏元件.以空气和水为介质,在内径Φ20 mm冷模装置上优化了新型催化精馏元件的结构参数,并对其流体力学性能进行了实验研究,得到了填料层压降△P/Z、泛点填料因子ΦF和压降填料因子ΦP的关联式.结果表明:新型催化精馏元件具有液泛气速高、持液量稳定、催化剂装填量大、装填方便和单位床层高度压降低等优点.     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

超细石英粉对煤颗粒浮选行为的影响及机理研究

以疏水低灰煤粒为研究对象,采用Zeta电位、表面张力、表观黏度、泡沫层性质测定和浮选实验等探究不同含量超细石英粉对煤颗粒浮选的影响及其机理.结果表明:石英粉与煤粒之间的相互作用力以斥力为主;随着石英粉的增加,石英粉悬浮液的表面张力先降低后升高,泡沫层最大高度和半衰期先升高后降低,悬浮液的表观黏度逐渐增加,煤粒-气泡间液膜的计算排液速率急剧下降.其中m_(石英粉)∶m_(煤粒)为5%时,出现最小表面张力和最大泡沫层高度/半衰期.浮选精煤产率随着石英粉的增加,先略有增加,而后逐渐降低,精煤产率在m_(石英粉)∶m_(煤粒)为5%时最高.煤颗粒浮选行为与表面张力、表观黏度、泡沫层性质、液膜排液速率等存在显著的相关性.     

纳米复合液性能评价及应用

低渗油气藏压裂液中加入的普通助排剂无法有效到达致密岩石孔隙,从而造成水锁或相位诱捕效应,导致压裂液不能及时返排.针对此问题,开展NZ纳米复合液性能评价研究,配制具有抗固相吸附、渗透性好、能有效解除有机质伤害、抗温抗矿化度高等特点的纳米复合液.通过NZ纳米复合液与普通助排剂的对比实验,发现NZ纳米复合液与压裂液材料配伍性能较好,可直接加入压裂液中替代助排剂和起泡剂.NZ纳米复合液用于现场试验2井次,均效果良好.