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.     

评价铅直气液两相管流的压差计算方法

本义研究了大庆油田500井次的自喷油井实测生产资料,检验和评价了丹斯-若斯等八种铅直气液两相管流的压差计算方法.结果表明,在不同含水率和不同生产油气比的情况下,以奥齐思泽斯基的方法最佳.但是在不同的低、中、高含水率及低、中生产油气比下,又各有其最佳的计算方法.例如在低含水率和低生产油气比的情况下,最好采用阻力系数法;在低含水率和中生产油气比的情况下,丹斯-若斯方法最佳;在中含水率和低生产油气比的情况下,阻力系数法最佳;在中含水率和中生产油气比的情况下,流动型态法最佳;在高含水率和低生产油气比的情况下,阿济兹-戈威尔-福格拉锡方法最佳;在高含水率和中生产油气比的情况下,奥齐思泽斯基方法最佳,以上结果可供设计工作者参考.     

定向井中的倾斜气液两相管流

本文介绍了计算定向井中倾斜气液两相管流压降的两种常用方法——贝格斯-布里尔方法和格里菲斯-劳-杭-皮尔逊方法。     

气液两相流流型判断及管径计算软件的设计与开发

以流体的基础数据(流量、密度、黏度、表面张力等)为基础,根据SH/T 3035-2007《石油化工工艺装置管径选择导则》中两相流型的计算模型,以VB6.0作为开发用户操作界面的平台,设计了一个适用于石化装置牛顿性流体的管道两相流流型判断及管径计算软件。通过实例计算证明,该软件不仅能提高手算或Excel计算的效率,还可方便地输出流型判断及管径计算的结果,为设计工作带来便利。     

两相流紧急泄放计算

两相流泄放计算是紧急泄放计算中经常遇到的问题 ,但目前缺乏规定的计算方法。分析了两相流泄放的特点 ,介绍了 2种泄放计算模型 ,并用计算实例说明了其中的实用均相泄放计算模型简单实用的特点 ,是一种值得推荐的两相流泄放计算模型。     

两相流安全阀的计算

两相流动的特性涉及每一相的流量、物理性质及相际之间的相互作用等诸多因素，加之两相可能存在的各种流型，故比单相流动要复杂得多。使用理想喷嘴（流动过程中无摩擦损失，即等熵流动）的概念，以均相平衡模型（HEM）为基础，利用经验公式将繁琐的多次等熵闪蒸计算进行简化，阐述了用于两相流安全阀计算的简捷方法，与严格的等熵闪蒸计算比较，相对误差一般小于5％，并举例进行了说明。     

气、液两相管流流量在线测量新方法

本文针对油田上油、气计量的实际情况,提出了应用流量传感器测量气、液两相流的体积流量的方法。通过分析气液两相流动型态的形成机理和运动规律,自行设计了测量流程,即用一条上坡管连接(弯头连接)大坡度下降管的特殊管路,且保证在所要测量的流量范围内、上坡管路内流动都是塞状流,并截断液塞后液膜的流动,然后利用两个泡状流的空泡率传感器精确测量气、液两相流的体积流量,同时综合分析了产生误差的原因。通过实验验证,取得了比较满意的结果。     

可采储量计算软件的研制及应用

可采储量标定是油田开发规划中常做的工作之一，为了更好地标定出江汉油区中、高含水各开发单元的可采储量，介绍几种可采储量计算方法的程序设计及应用情况，其中广义卡彼托夫递减，广义水驱特征曲线法是近年较新的方法，本软件的最大特点是基础参数全部由历年来建立的开发数据库提供，计算很方便，经几年使用证明，这套软件具有实用性强；操作直观、方便；工率高；结果输出美观，对实际工作起了很重要的作用。     

产水气藏气液两相管流动态规律研究

由于气液两相流流型的多变性和流动机理的复杂性,需要建立适用于任何流动条件的压降模型。目前工程常用的两相流压降模型主要是基于圆管流动实验数据得到的,其适用条件均具有一定的局限性。对于含水气井,其气水比一般比油井高得多,而且水和油物性差异大,气水两相流液体滑脱严重。现有的两相流压降模型用于气井压降预测时误差较大。因此对其进行了修正,给出了修正曲线。依据气水两相流实验,深入研究了气水两相上升流流动机理及特性参数变化规律,在现有气液两相流压降模型基础上探讨了适用于产水气井的H-B修正模型,应用现场资料对该模型进行的评价和验证表明,提高了预测产水气井压降分布的准确性,更符合实际情况。     

凝析天然气两相流工艺研究

本文以三条凝析气两相流管道的生产数据为基础,通过对各种模型的分析对比,确定了适用于描述凝析气两相流的模型方程,供工程技术人员参考。     

水平井筒变质量气液两相流动模型

根据水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别,可知常规水平管流的流型转换标准用于井筒流动需要进行修正或扩展。根据气液两相界面波的迅速成长机理,考虑了管壁存在入流或出流对于分层流向非分层流流型转变的影响,在Taitel Dukler的研究基础上,得到水平井筒气液两相变质量流动分层流向非分层流流型转变的判别方法。通过对分散泡状流流型中的分散气泡进行受力分析,考虑了管壁入流或出流的影响,得到判别水平井筒气液两相变质量流动分散流向间歇流流型转变的一种新方法。     

混输管线中液弹收集器的选型与设计

液弹收集器具有气液两相的分离功能和液体的暂存功能。本文将混输管线中的液弹分为稳态液弹和瞬态液弹，分析了这两种类型液弹的形成机理及其特征，指出了产生稳态液弹和瞬态液弹的具体集输条件。针对这两种类型液弹，介绍了筒式液弹收集器和管式液弹收集器的选型与设计。     

气液两相流管道中的瞬态流动及清管操作模型

对于气液两相流的瞬态模拟,需要对连续性方程、能量方程及动量方程进行复杂的计算。简化的瞬态清管模型是采用近似的稳态假设和某一流态下两相局部动量平衡的方法,对连续性方程和动量方程进行适当的简化。TACITE瞬态清管模型是以漂移流动模型的数值分辨率为基础,可用于多相传输中遇到的有关坡度、流动特性和流动状态的任何情况,其精确的数值格式可以对混合物组成进行精确的追踪。通过将模拟结果与实测数据进行对比表明：这两种模型的模拟结果均可满足工程需要,TACITE模型模拟数据与实测数据具有更好的一致性。     

Experimental Research on Gas-Liquid Two-Phase Spiral Flow in Horizontal Pipe

In view of the importance of gas-liquid two-phase spiral flow and the few research reports at home and abroad,the gas-liquid two-phase spiral flow patterns have been researched in a horizontal pipe with different parameters investigated by means of observation and a high-speed camera.Since the appearance of spiral flow makes the distribution of twophase flow more complicated,the flow patterns appearing in the experiments were divided into the Spiral Wavy Stratified Flow(SWS),the Spiral Bubble Flow(SB),the Spiral Slug Flow(SS),the Spiral Linear Flow(SL),the Spiral Axial Flow(SA),and the Spiral Dispersed Flow(SD) by the observations and with reference to the predecessors’ research achievements.A flow pattern map has been drawn up.The influence of velocity,vane angle and vane area on flow pattern conversion boundary and pressure drop has been studied,with a solid foundation laid for the future research work.     

变质量气液分层流动数值模拟

管内气液两相分层流动是管道输运和水平井采油中的重要研究课题之一,而气液界面是研究的重点内容,尤其有气泡穿过界面的分层流是水平井采油中有射孔注入时不可回避的流动现象,也是数值计算的难点所在。首先采用一维定常模型对分层流作整体研究,然后采用三维非定常模型进行数值研究,利用VOF方法捕捉气液界面,应用RNG湍流模式和有限体积数值方法计算圆管内三维非定常雷诺方程,得到了典型界面上有质量交换的分层流流场和界面上阻力变化的结果。     

SDZ-3070模拟器的研制

SDZ-3000快速测井平台满足了测井需要,在大港油田得到了推广应用,为检测SDZ-3070连斜微球短节开发研制了模拟器。SDZ-3070模拟器满足了仪器检查维修的需要,解决了生产难题,满足了生产需要,完善了SDZ-3070配套检测设备。     

Modeling of Two-Phase Flow in Oil Wells Using a Simplified Two-Fluid Model

Abstract

In this work, with the idea of finding a simplified, numerically stable, one-dimensional, time-dependent two-fluid mathematical model whose predictions are in agreement with oil wells data, a study of the accumulative terms effect on the numerical stability and predictions of a general two-fluid model, was carried out. The fluids considered in oil wells were water, oil, and gas. The liquid phase in the model is formed by water and oil with pseudoproperties. The model is able to predict pressure, volume fraction, velocity, and temperature for both phases. The numerical solution of the model, which consists of mass, momentum, and energy conservation equations, is based on the finite difference technique in the implicit scheme. The thermodynamic and transport properties of the fluids are estimated by black-oil PVT correlations. It was observed that, a numerically stable model, with acceptable predictions has to take into account the accumulative terms for the liquid volume fraction, gas velocity, and liquid temperature. Numerical results are in agreement with field data and theoretical results reported in literature.     

热油管道中有流型流态改变时最小输量计算

通过分析有流型流态改变的热输原油管道的流动特征，用数学中的组合方法证明管道中有４３种流型流态组合并给出组合图，建立了且二分法计算有流型流态改变管路最小输量的数学模型。采用二分法具有公式简单，对函数性质要求不高，稳定性好等优点。根据所建模型研制的程序系统可完成４３种组合工艺及最小输量计算，具有广泛使用性，为计算有流型流态转变热油管路的最小输量提供了方法，在此基础上，研制出一整套程序系统性并给出了算例     

钻井全尺寸综合模拟试验装置中模拟器固有频率的计算

钻井全尺寸综合模拟试验装置是我国第一台能模拟井深至６０００ｍ井下环境的试验装置，其中模拟器是一个重要的结构部分。作者简化了模拟梁，计算了模拟梁需模拟的频率范围和模拟梁的中点刚度，并利用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法分析了质量加载时模拟梁的固有频率。