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。     

基于科氏质量流量计的两相流计量方法研究

基于黏性流体的气泡模型,以空气-水为介质,对科氏质量流量计应用于空气-水两相流流量计量的方法进行了实验研究。根据密度降对质量流量计测得的混合密度进行修正,得到两相流的含气率;根据气泡模型对测得的质量流量进行修正。当含气率小于8%时,修正后气液两相混合流体的密度相对误差在2%以内。修正后的质量流量相对误差小于修正前的相对误差。该方法避开了对滑脱速度、干度等复杂关系的分析,为含气率较低时两相流质量流量的准确测量提供了一种较好的解决方法。     

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。     

基于喷嘴虚高的气液两相在线计量模型的实验方法

针对湿天然气流量因虚高影响难以准确计量的问题,开展了基于喷嘴的气液两相在线计量模型的实验。通过实验测量分析了压差波动与气相含率、液相含率、干度的关系,利用压差波动数据拟合湿气干度-差压相关式,得到虚高相关式和修正后的气相流量计量模型,降低计量误差,提高湿气在线计量结果的准确性和可靠性。实验结果表明,湿气流经喷嘴计量装置时,液相含量对压差波动的影响占主导地位,气相含率在0.97以上时,压差波动的整体趋势随着气相体积含率增加而减小。经过虚高实验拟合修正的气相流量计量模型的计算结果与实验实测结果误差仅为8.7%,为油气生产过程中气液两相实时测量提供了一种新方法。     

页岩气井口湿气流量计现场使用性能评价研究

目的 选择典型的页岩气生产平台,采用自主设计的两相流量计现场比对测试橇,在不同生产工况下实验评估湿气流量计的现场使用性能。方法 分析了页岩气井口湿气流量测量的特点,考查了湿气流量计在页岩气井口不同气液流量下的性能特征。结果 测试流量范围内湿气流量计气相偏差为-6.07%～0.82%,液相偏差为-24.91%～96.49%,且随着气液两相流量的降低,被测湿气流量计的气液测量偏差逐渐增大。结论 湿气流量计的测量性能与气液流量等工况极为相关,需要进一步扩大实验规模和范围,同时尽快制定明确的湿气流量计技术需求指标,确保现场应用的湿气流量计满足页岩气生产需求。     

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。     

非环状流气井两相流机理模型

针对目前气井两相流模型难以正确预测非环状流气井井筒压降和微观流动参数的问题,建立了非环状流气井两相流机理模型.首先基于液滴受力平衡和液膜桥接原理,提出了气井非环状流流型判别方法;其次根据非环状流中泰勒泡和液塞交替上升的流动特征,建立了单元体压降模型,封闭关系式中泰勒泡上升速度基于漂移模型得到,液塞含气率由Schmidt实验数据得到.38口非环状流气井数据评价表明,非环状流模型预测压降的相对误差仅为-1.464％.该模型能够精细描述非环状流气井多个微观参数,且计算简单.     

湿天然气测量技术及国际标准化研究进展

湿天然气的测量目的是在一定准确度范围内获得气体流量、烃流量和含水率等.湿天然气测量主要采用单相流量计、湿气流量计、多相流流量计计量方法,技术内容包括流量测量原理、修正计算模型、取样分析等.目前国际上还没有颁布正式的湿气测量标准,已颁布的都是湿气测量技术建议或技术报告,主要有两类:一类是重点阐述多相流测量技术,另一类是针对湿气和湿天然气测量的技术报告.我国应结合国际湿天然气测量最新技术报告的相关要求,对国内湿天然气测量技术现状进行调查分析,建设湿天然气实验测试标准装置,开展湿天然气测量相关技术研究,及时制定我国的湿天然气测量系列标准.     

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.     

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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。