倾斜管内油水两相流数值模拟

倾斜管内的油水两相流流动是油田地面集输管道内最常遇到的流动现象。采用VOF在不同含水率和混合流速条件下对不同角度的倾斜管内的油水两相流进行数值模拟。通过计算可知,管内流型受管道倾斜角度影响。倾斜管内的油水两相流压降与含水率和流体混合流动速度有关,倾斜管内流体压降随含水率的增大而减小,随流体混合流动速度增大而增大。倾斜管压降计算公式对高含水期的油水两相流压降规律预测同样适用。     

水平突变管内油水两相流数值模拟

采用计算流体力学中VOF模型对水平突扩管和突缩管内油水两相流进行数值模拟,两相流中原油为中质稠油并且含水率较高,从50%到80%不等。结果表明,不同含水率油水两相流在突扩管和突缩管内主要为水包油流型,在管径突变处压力波动变化明显,但含水率从50%变化到80%时对压力变化趋势影响较小。得到的不同含水率油水两相流在突变管径管道中的流动规律,可为原油集输管网油水两相流混输问题提供参考。     

水平管内油水三层流摩擦压降特性的实验研究

对水平放置的内径为40 mm 的钢管内的油水两相流进行了详细的实验研究。实验工质为46~#℃机械油(20℃时,粘度为9.705×10~(-2)kg/ms,密度为881 kg/m~3)和自来水,油相和水相折算速度分别为0.13～1.2 m/s 和0.11～1.38 m/s,含水率为6%～85.8%,实验在常温常压下进行。针对钢管内油水两相三层流的流型进行了描述,探讨流型的转变机理。建立了摩擦阻力油水两相三层流的半理论化实验关联式,与实验数据吻合良好,揭示了摩擦阻力压降的变化规律。     

水平微通道内油水两相流压降实验研究

测试了油相及水相流体在水力学直径为895 μm的矩形铜基微通道内的单相及两相流摩擦压降,并将实验数据与已有的单相及两相流摩擦压降预测模型进行对比。主要考察油相、水相质量通量及两者比率对摩擦系数及压降的影响。结果表明,油的摩擦系数显著高于水的摩擦系数,Hagen?Poiseuille方程能够准确预测微通道内油或水的单相流体压降;油相及水相质量通量均显著影响液?液两相流压降,油水两相流体流量越大,油相含量越高,两相摩擦压降越高;Cicchitti模型能够相对准确地预测油水两相流体混合黏度。为提升预测准确度,建立了油水两相流摩擦系数预测关联式,预测值与实验值吻合较好。     

油水两相流系统可视化应用研究

油水两相流在密封管道中的流动现象是不可见的,将其真实流动现象可视化将为科学发现和控制决策提供非常有价值的信息.采用Real Flow模拟两相流液体流动,应用并行双曲面函数Multiquadric插值方法对检测数据图像重构后的稀疏矩阵插值以加强对图像细节的显示,并结合C4D软件中的灯光和材质对两相流系统液态流动效果进行制作.结果表明应用改进的径向基插值算法能解决检测数据稀疏的困扰;将RealFlow和C4D平台交互应用能真实有效的模拟两相流四种流型的连续动态过程,其结果真实自然.     

水平T型管中油水两相流流动数值模拟研究

针对我国稠油油田较多和油田含水率高的特点,运用VOF多相流模型对地面集输管网中较为常见的水平T型管内油水两相流流动进行数值模拟。给定条件下中质稠油含水率为80%,流速1.5m/s,模拟结果为油水两相流属于水包油型分散流型,水作为基本相,油为分散相。分支前主管段内压力值以300Pa/m的速率线性减小,分支处主管段内压力值有所增大,而后随着流动线性减小,分析了支管段内油水两相流的压力降机理。研究结果对于优化管网结构、合理设计管道参数、管道腐蚀与防护具有重要作用。     

差压法测量油水两相流流量

油水两相流的流动机理十分复杂,存在着"乳化"、"反相"等特有现象,其流量测量有很大难度。差压法作为一种应用广泛的流量测量方法,从原理上来看适用于油水两相流的流量测量,但相关研究较少。采用文丘里管作为节流装置,实现了油水两相流流量的差压测量。实验中以均相流模型为基础,以混合前测量的油水流量作为参考值,验证了文丘里管的差压值分别与质量流量计输出的体积流量值和混合密度值组合测量的效果。实验结果表明,油水总质量流量的测量精度较高,文丘里管与混合密度组合时精度尚可,与体积流量组合时达不到测量要求。     

油水两相流Darcy-Stokes模型

塔河油田缝洞型油藏的溶洞可分为微小溶洞溶孔和大溶洞,部分大溶洞未被充填,未充填的大溶洞内部不存在多孔介质,流体流动属于自由流动,流动规律符合Navier-Stokes方程,油藏存在自由流动区和渗流区,流动规律符合Darcy-Stokes耦合模型.针对塔河油田的流体特征,将现有的用来描述单相不可压缩流体流动的Darcy-Stokes模型扩展到油水两相的微可压缩流体,并根据未充填溶洞内压力差异小这一特征,对油水动量守恒方程进行简化,所得到的动量守恒方程在形式上与不可压缩流体的相同,但流体密度和粘度仍然是关于压力的函数.模型中引入了Beavers-Joseph-Saffman边界条件,并将该条件扩展到两相流.将Darcy-Stokes模型应用于数值试井,结果表明,尽管采用双重介质渗流模型和Navier-Stokes模型都可以得到很好的拟合效果,但是后者的解释成果更接近三维地震解释所预测的地质模型.     

矩形微通道内油水两相流摩擦压降实验研究

研究了微通道内油水两相流的摩擦阻力特性.实验采用横截面为矩形的微通道,其宽度和深度通过化学蚀刻法制作,壁面具有一定的粗糙度,其水力直径分别为167.3μm和192.0μm,相应高宽比为0.673和0.793.利用数字显微摄像技术对矩形截面微通道内油-水两相流的流型进行实时观测,并根据流型选择合适的物理模型,得到了不同含油率时矩形微通道的摩擦压降.实验结果表明:矩形微通道内的摩擦阻力压降与均相理论模型计算结果一致,黏度机理是影响微通道内油水两相流摩擦压降的主要因素.水包油流型向油包水流型的转变是在含油率为60%～70%范围内发生的.     

不同流速下螺旋管内油水分离的数值模拟

油田开采的原油含有一定量的水,所以需要对含水原油进行油水分离使含水率达到要求才能投放市场。在目前使用的油水分离方法中,由于其他方法存在一定的缺陷,物理分离法得到了广泛应用。螺旋管分离器具有结构简单、重量轻等特点,成为目前最常见的一种离心分离器。采用计算流体力学中的VOF模型,利用商业仿真软件对具有不同入口速度的螺旋管内油水分离进行了数值模拟,得出了油水分离规律：离轴线越远,速度越小,速度较小时速度分布比较均匀;水相分布最大区域出现在每圈近入口的外侧;沿螺旋管轴向方向油水呈周期性的分离,当速度变大时高含水区向入口端靠近,分离效果好。该规律可为螺旋管分离器的改进和提高分离效率提供理论支持。     

并联管系统中气－液两相流分配特性的实验研究

通过对由联箱连接的Ｚ－型和Ｕ－型系统中的并联分支管束中的两相流流动的分配特性的试验研究，找出了各分支管中两相流的总质量流量和气相质量流量的分配规律，并分析了引起流量分配不均的原因     

排水横管流量的特性及其测定

测定了 9L和 12L水箱的坐式大便器出水时排水横管中的流量 ,并将之与设计中使用的两个流量计算公式相比较 ,指出两个流量计算公式的不足。并且指出随水箱容积的减小 ,横管中最大流量值也相应减少。因此应有技术措施保证污物不在排水横管中沉积     

水平管内油—气—水三相流流型特性研究

对水平管内油－气－水三相流流型进行了实验研究,采用压差波动法区分流型。结果表明：水平管内油气水三相流动流型可分为油包水型泡状流、弹状流（间歇流）、分层流和环状流以及水包油型泡状流、弹状流（间歇流）、分层流和环状流。得到了含油率为０．２５,０．５,０．７５下的流型图。     

垂直管道浸取器内悬浮液中分散相流动模型的研究

采用颗粒示踪、光电检测、微机采集数据来研究垂直管道浸取器内液固两相流中分散相的流动模型．选用扩散模型，但流速需用分散相的真实流速．将检测的电压应答值换算成浓度应答值，用矩阵法求出理想脉冲应答，然后用非线性回归求取直管段的混合扩散系数，并作关联．