测量水平油水层状流相含率的平行线电容传感器

提出了一种用于水平油水层状流相含率测量的平行线电容传感器.采用有限元分析方法(FEM)考察了传感器灵敏场分布,分析了传感器几何参数对灵敏场影响;构建了传感器层状流下的有限元模型,计算得到了水平油水层状流条件下的传感器静态响应特性;在设计传感器测量系统基础上进行了传感器水平油水层状流相含率测量,结果表明,平行线电容传感器输出响应与有限元模型计算结果较好吻合,且对相含率具有较高的测量线性度及灵敏度.     

阻抗传感器在近水平油水两相管流的实验研究

生产测井动态监测中水平井受井身结构、井简流动状态、重力影响等因素影响使得流动介质分布、速度分布、流体的流型、流速削面、油水的分布状态等与垂直井有很大的不同.设计了小管径多相流实验装置,实验介质是柴油和水,设置了分别为3～60 m3/d的10种流量,含水率变化范围10%～100%;分别为85°、88°、90°、92°、95°等近水平状态下的5个角度对阻抗传感器进行了实验.实验结果表明,流量大于10 m3/d时的流型是分相的泡状流,阻抗的相埘响应不受角度的影响,响应规律与垂直井类似;流量低于10 m3/d时的流型是层流,阻抗的相对响应同时受到流量、含水率、角度的影响,在同一角度下受流量和含水率的影响;受油水滑脱现象影响.低流量下的相对响应高于高流量的,持水率高于含水率;受角度的影响,在90°、92°、95°时输出的相对响应出现了向下的趋势,85°、88°时输出的相对响应出现了向上的趋势.实验传感器是仪器短节,排除了集流伞漏失对流体流型的影响,完全反映流体在传感器内流道的真实流动状态,高速摄像机记录了流体随流量和含水率的变化.     

大管径水平管油水两相流动特性试验研究

因井斜变化、流体密度差异等因素致使水平井井中流体流动特性复杂多变,准确进行水平井生产动态监测成为难题。基于水平管油水两相模拟试验,在完全水平流、上坡流和下坡流情况下,对油和水的分布规律、流型分类、速度剖面和滑脱效应等进行了分析,通过剖析3种不同持率测量仪器的响应规律,制作了速度剖面和滑脱速度等试验图版,能很好地用于判断流体流动特性。     

基于SVM的油水两相流相态识别方法

目前国内各陆上油田大多处于高含水开发期,多数油井均为油水两相的混合流动状态,准确识别油水两相流分界面非常必要。为了提升识别率,采用基于小波包分解提取特征参数,运用Python编程语言搭建支持向量机(SVM)训练模型的方法实现油水分界面辨识,经过对训练及测试结果的分析,油水两相流分相识别率达到了100%,证实SVM在油水两相辨识方面有很好的适用性。     

Numerical Study of Stratified Gas-Liquid Flow

In this work the effects of empirical correlations of friction factors (wall and interfacial) on the numerical stability and parameters predictions in stratified gas-liquid pipelines flow, was studied using the two-fluid model, where unequal phase pressure effects were considered. To study the effects of such empirical correlations without taking into account the instabilities due to ill-posed initial-value problems or multiple solutions, the two-fluid model was solved using input data, which satisfies a linear stability criterion where multiple solutions do not occur. In general, we found that the empirical correlations are not important for numerical stability but do, however, affect significantly the parameters predictions.     

Numerical Study of Stratified Gas-Liquid Flow

Abstract

In this work the effects of empirical correlations of friction factors (wall and interfacial) on the numerical stability and parameters predictions in stratified gas-liquid pipelines flow, was studied using the two-fluid model, where unequal phase pressure effects were considered. To study the effects of such empirical correlations without taking into account the instabilities due to ill-posed initial-value problems or multiple solutions, the two-fluid model was solved using input data, which satisfies a linear stability criterion where multiple solutions do not occur. In general, we found that the empirical correlations are not important for numerical stability but do, however, affect significantly the parameters predictions.     

水平管油水两相流持率仪响应特征试验研究

准确获取井筒中各相持率是生产测井产出剖面精确解释的关键步骤之一,水平管中因普遍存在层流导致常规居中测量的持率仪器响应产生纵向片面性。电容阵列仪是一种采用多探头覆盖全井眼信息采集的新型流体识别技术,研究基于电容阵列仪、放射性流体密度计和电容持水率计的室内模拟试验,分析了水平管油水两相流动型态和电容阵列仪的持率确定方法,详细研究了3种不同持率测量仪器随流体流动型态变化的响应规律,提出了水平管油水两相流持率参数优化选取的方案。     

沉砂对聚并等流分离器的油水分离效果试验研究

为评价聚并等流型油水分离器在排砂的同时对井下油水混合物的分离效果,进行了室内井筒模拟试验,绘制了不同含水率时单杯进液量与油水分离后混合液含水率的关系曲线。试验表明:在单杯流量<0.2m3/d时,排砂孔和沉砂对聚并等流分离器的油水分离效果没有明显影响;4个排砂孔的分离器沉砂分离效果要优于其他个数排砂孔的分离器。     

牛顿流体-宾汉流体的圆管分层层流的数值模拟

从流体力学中N-S方程出发，建立了圆管中牛顿流体-宾汉流体的分层层流流动的数学模型。通过两相分层层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，得到了一组完整描述两相牛顿流体-宾汉流体的圆管分层流的数学方程，再通过数值求解，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层层流的流动规律，可以实现高粘宾汉流体的高效率输送，节能效果十分明显。     

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。     

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.     

大管径不同井斜油水两相流流型数值模拟

通过ICEM CFD建立倾角θ为±20°、±15°、±10°、±5°和0°(完全水平),内径为0.124m,长度为20m的井筒,利用FLUENT中的VOF多相流模型对大管径不同斜度井中的油水两相流进行数值模拟,得出不同油水混合速度、不同含水率和不同倾角时的流动变化规律;结合Trallero J L的流型分类方法,根据模拟得到的油水两相分布图划分了6种流型,并制作了以混合速度、倾角为坐标的流型图。倾角θ=0°(井筒水平)时,流型以分层流为主,随着混合速度的增加,其逐渐变为界面混杂的分层流;若含水率逐渐增大,流型将转变为油-油包水、油包水或水包油-水、水包油;倾角θ0°(井筒上倾)时,流型随流速的增大提前发生转变,并且水相出现回流,局部持水率变大;倾角θ0°(井筒下倾)时,水相在底部加速流动,局部持水率变小。计算结果与相关实验结果比较吻合。     

全井眼电导含水率计在油水两相流中动态实验

对全井眼电导含水率计的结构和测量原理进行了简要介绍.该含水率计在油水两相流下进行了多次重复实验,并对实验结果进行了处理与分析,给出了该含水率计在不同流量下和不同含水率下的误差分布情况.结果表明,在实验流量范围内,10 m3/d时全井眼电导含水率计的测量含水率误差最大,且含水率测量误差随流量增大而减小;30 m3/d以上时测量误差在±5.5%以内.结合滑脱效应和电场分布特性分析了造成误差分布特点的原因.     

水平及倾斜圆管中油水两相分层流界面波对摩擦压降的影响

油水两相流在重力和界面张力共同作用下发生分层,由于剪切应力的作用,在管道流动中产生摩擦压降,油水两相分层流在流动参数改变时产生界面波,其对摩擦压降产生影响。实验研究水平和倾斜管道油水两相波状分层流界面波特性及其对摩擦压降的影响,并改进一维双流体模型预测摩擦压降。研究结果表明,管道倾角增加时,油水两相分层流界面波振幅增大,其对摩擦压降的影响也随之增强,改进的考虑界面波振幅的模型在不同管道倾角中的摩擦压降预测结果与实验数据吻合好。     

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随着石油和天然气混相输送技术的应用和发展，两相管流的理论研究越来越受到重视。为此，提出了圆管中两相分层流动水力特性研究的新方法——旋转坐标轴法，并基于此建立了新的圆管分层紊流流动模型，得出了速度场解析分布式。此外，还用设计的掺气实验装置完成了圆管分层掺气实验，进一步验证了笔者所得出的结论：掺气可实现有效减阻。为油气混输技术的进一步发展提供了有力的理论支持。     

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。     

油--水两相流流型研究

油－水两相流动是石油工业中十分普遍的现象。研究油－水混合液的流变行为和它在集输管路里的流动规律,准确预测它的摩擦压降,对于油田集输管路的设计有着重要意义。本文扼要介绍了近２０年来国内外有关油－水两相流动的研究成果,包括油－水两相流动的流型,流型转换、流型和压降的关系等方面的一些理论和实验研究,并对未来油－水两相流研究的方向提出了一些看法。     

水平井油水两相流含水率解释预测

水平井油水两相流产液剖面测井解释中流型复杂,准确解释含水率是难点。在进行了大量的近水平油水两相流动模拟实验的基础上,针对电容及阻抗含水率计测量响应特性,建立基于含水率计响应时域及频域特征值的支持向量机回归模型(SVR Model),采用该模型对不同倾斜角度的模拟井动态实验含水率标定结果进行模型预测,模型验证结果表明解释模型可实现较高的含水率预测精度,与室内实验配比含水率比较,达到预测含水率解释精度目标。在解释方法研究的基础上,对实际测井资料进行解释。     

水平井油水两相流型测量实验

为了考察生产测井仪器测量对于水平油井内的流体分布影响,利用柴油和自来水作为实验介质,在多相流动模拟实验装置上进行了油水两相水平流动测量实验.通过实验测量和观察,油水两相的分布可分为4类:水平层状流和波状流、水平泡状流、水平沫状流和水平乳状流.利用实验数据绘制出流型图,建立了流型转换的关系式,可以在油水两相流动测井条件下识别和预测流体的流型.     

Friction Factor Determination for Horizontal Two-Phase Flow Through Fully Eccentric Annuli

Abstract

In this study, empirical friction factor correlations were developed for two-phase stratified- and intermittent-flow patterns through horizontal fully eccentric annuli. Two-phase flow hydraulics were investigated, and a flow pattern prediction model is proposed. The friction factor correlations were validated using experimental data collected at the multiphase flow loop METU-PETE-CTMFL. Two different geometrical configurations were used during experiments—that is, 0.1143 m inner diameter (ID) casing, 0.0571 m outer diameter (OD) drillpipe; and 0.0932 m ID casing, 0.0488 m OD drillpipe. The eccentric annuli has been represented by representative diameter d _r . A new mixture Reynolds number based on liquid holdup is proposed for friction factor determination.