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.     

油气水三相携砂井筒变质量流量流动实验研究

为研究稠油开采过程中多相存在条件下的井筒流动规律,基于大尺寸井筒油、气、水、砂多相复杂流动物理模拟实验装置,开展了油气水三相携砂流动实验,分析了黏度、液相主流流量、气相主流流量等参数对井筒压降规律及携砂能力的影响规律。结果表明:随着气相主流流量的增大,相同条件下,井筒压降先降低后增大;随着液相主流流量的增加,油气水三相携砂井筒流动压降增大,且基本呈线性变化;气相壁面注入对砂床高度影响不大;气相主流速度、液相主流速度对砂床高度的影响均比较大;随着气相流速与液相流速的增大,砂床高度均明显降低。在实际生产中,采取注气等措施促使液相转化为水包油乳化液将有利于提高单井效益,并保证较长的洗井周期。     

基于ACE算法的水平管道持液率计算模型北大核心CSCD

目前水平管道气液两相流持液率计算模型较多,且大多基于经验或半经验相关式,持液率计算结果存在较大差异。通过对已有不同实验条件下持液率实验数据的筛选分析,得出管径、气相折算速度、液相折算速度、黏度、压力、温度等6个影响持液率大小的主要因素,在此基础上基于ACE算法建立了水平管道持液率计算模型,并将该模型与已有的持液率计算模型进行了对比分析。研究结果表明:本文基于ACE算法建立的水平管道气液两相流持液率计算模型能够对各影响因素对持液率的潜在影响行为进行描述,具有较高的计算精度,适用范围广,可为水平管道气液两相流持液率计算提供借鉴。     

内边界旋转的垂直井筒气液两相流型和压降梯度

井筒中泵杆的存在会对井筒内气液两相流动产生干扰,进而影响流型和压力梯度,而井筒内压力梯度的计算是油气井生产优化的重要部分。实验采用内径?88.9 mm,长7 m且含有螺杆泵的部分透明有机玻璃管,进行了不同转速的气液两相流实验 ,得到了在螺杆泵旋转时,泡状流向段塞流的转换界限 ;并与无杆的流型转换模型进行对比,得到了0 r/min、30 r/min、60 r/min、90 r/min转速下改进的流型转换模型;根据实验数据对有杆井筒内不同转速下压力梯度变化的修正,得到不同转速下的压力梯度公式 。结果表明,在液相表观速度相同的情况下,无杆井筒中更早发生泡状流向段塞流的转换;随着转速增加,流动摩擦阻力同时增大,增大幅度比较小;随着气相表观速度的提高,总压力梯度逐渐降低,压力梯度的降低速率逐渐变小。     

高含硫地质环境钻井硫化氢气侵规律研究

针对硫化氢的特殊物性,研究了硫化氢组分、气体偏差因子、硫化氢黏度等重要的物性参数对气侵两相流的影响.运用气液相流的原理和方法,建立了硫化氢气侵时环空气液两相流流动模型,研究了硫化氢气侵时井底压力和井筒压力的特征及变化规律,并用实例对理论模型进行了验证,进而分析了气侵时钻井液密度、钻井液黏度、井口回压、井底气侵速率等重要参数对井底压力的影响规律.在确定钻井液附加密度时,应充分考虑硫化氢气侵对井底压力和井筒动压的影响规律,其结果会更加合理.     

气液两相流循环温度和压力预测耦合模型

为保证欠平衡钻井安全钻进,需要给欠平衡钻井设计提供井筒温度和压力分布等基础数据。基于气液两相流钻井液循环时的流动特征和井筒与地层的传热机理,建立了适用于欠平衡钻井预测气液两相流钻井液循环温度和压力的耦合模型,给出了模型的离散方法和求解方法。在模型的求解过程中,考虑了温度和压力对气相（空气、氮气）的密度、比热、比焓、动力黏度、热导率等热物性参数的影响及热源对气液两相流钻井液温度场的影响,保证了气液两相流循环温度和压力的计算精度。基于大庆油田升深2-17井充氮气欠平衡钻井试验数据,利用气液两相流钻井液循环温度和压力预测耦合模型对欠平衡钻井时的井底温度和压力进行了计算,计算结果与实测结果吻合程度高,验证了模型的有效性。对比分析了以地温、地面温度作为气液两相钻井液温度和考虑井筒换热3种情况下的环空压力剖面特征,为欠平衡钻井设计及控压钻井设计和施工提供了理论基础和技术支持。     

水平井筒变质量间歇流压降的理论与试验研究

间歇流是实际水平井筒气液两相流动中非常重要的一种流动形态。由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别,常规管流的压力计算方法对于水平井筒流动来说需要进行修正和扩展。在常规水平管道间歇流动压降分析的基础上,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁入流或出流对压降的影响,得到一种新的水平井筒间歇流流型压降计算方法。同时,设计并建立了水平井筒流体流动模拟试验装置,在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的间歇流动压降试验研究,获得了大量试验数据,与理论…     

水平井筒气液两相分散泡状流流动模型

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,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法。并分别应用气、液两相质量守恒方程和动量守恒方程,考虑管壁存在入流或出流对于分散泡状流流型压降的影响,得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。     

塔河油田稠油气液多相管流压力预测研究

以塔河油田稠油自喷井气液多相流动为研究对象,基于实验数据,拟合建立了稠油黏温数学模型、稠油-水与稠油黏度对比和稠油-气-水三相与稠油两相黏度对比图,以修正稠油流体物性。在此基础上,引入Bannwart的研究思路,应用塔河11井次的稠油自喷井测压数据,统计评价了工程常用的5种气液多相流模型,结果表明Mukherjee&Brill模型各项误差最小。此研究成果将为稠油自喷井动态分析及今后的人工举升工艺提供重要的理论基础。     

��Ȼ������Һ��������������ˮ����ѧģ��

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。     

井筒环空稳态多相流水动力学模型

基于井筒环空气液两相流流型的分类及特点,建立适合于直井、斜井的井筒环空段塞流、环状流水动力学模型及环空流型过渡准则。基于井筒环空多相流特性,以液膜区域为控制单元,考虑油管膜、套管膜双层液膜的存在及气芯中液滴对质量、动量传递的影响,推导了环空段塞流、环状流质量、动量守恒方程,得到了段塞流与分散泡状流、泡状流及环状流间的流型过渡准则。根据已发表文献中的实验条件,采用本文模型与校正后的圆管模型预测了不同气、液相表观速度下的流型、持液率及压力梯度。结果表明:采用本文模型可以比较准确地预测环空流型、持液率及压降梯度,且预测持液率、压力梯度的准确性优于校正后的圆管模型。     

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。     

基于强制环状流的电导法持液率测量技术

传统电导法测量气液两相流持液率时,测量精度易受流型影响.为此,提出了基于强制环状流的电导法气液两相流持液率测量技术,通过数值模拟和室内试验,用单头电导探针直接测量法对气液两相流持液率进行了测量研究.研究结果表明:当进口气液比一定时,气体不足以携带液体,但气相折算速度的逐渐增加使气体开始携带液体,液膜厚度随之不断增加,且...     

水平井筒中流型识别的数学方法

为了更好地进行油、气井的生产,预测水平井筒中和混合管线中油、气、水混合物多相流的动态,以机理性研究为指导,通过实验及数学方法来讨论流动型态的转变及判别.在层状流流动模型的基础上,得到了水平管中气液两相流流型转变的部分判别准则.研究表明,在一定的范围内,该准则具有良好的流型识别能力,可用于描绘水平管中或水平井筒中气液两相流流型的变化规律,来指导油、气井的生产;同时,也为以后的研究提供了重要的理论依据.     

液相物性对双入口管柱式气液分离器液膜流型的影响

管柱式气液分离器(GLCC)是一种耦合离心力与重力的分离设备,液相介质物性对其两相流型及分离性能有显著影响。分别以水、甘油溶液和T55导热油为液相介质,空气为气相介质,采用高速摄像机对直径74 mm的双入口GLCC倾斜入口管的气液流型和上部筒体的液膜流型进行了高帧率可视化研究,发现：倾斜入口管内气液流型为分层流、环状流;上部筒体内液膜流型为旋环流、过渡流、搅混流与鳞状流,进一步分析了液相介质物性对气液流型及液膜流型的影响机理。结果表明：液相黏度越大,倾斜入口管内分层流越稳定,预分离效果越佳;上方次入口内环状流侧壁液膜厚度越薄,上部筒体内搅混液膜越容易被向上携带;同时,液膜的稳定性越差,旋环流越易发展为搅混液膜甚至鳞状流,越易导致气相携液现象(LCO)发生。引入无量纲气、液相特征参数,得到了旋环流与搅混流的流型转变判别式,可间接表征不同液相介质双入口GLCC液膜流型与分离性能的关系,对确定GLCC最优工况区间具有指导意义。     

临兴区块致密气井动态携液规律研究

以提前预警致密气井筒积液、及时介入排采措施为目的,针对临兴区块致密气中后期生产面临的低压、低产临界产气等排采问题,运用气液两相流动室内模拟评价方法,开展气液两项流携液状态分析并辅以数值模拟手段,建立1套适用于临兴区块致密气井筒积液综合临界携液模型.结果表明:①在相同管径、压力、温度等条件下,斜井段易造成气液严重紊流,流...     

水平井筒中气-液两相流漂移模型研究

基于诸多学者关于垂直管道气-液两相流漂移模型中分布参数和漂移速度的一般规律的研究,采用理论分析和实验研究相结合的方法,提出了水平井筒气-液两相流漂移模型中分布参数和漂移速度的相关式;依据水平井筒模拟试验段上多相流动实验数据,采用参数模型优化的方法,确定了漂移模型中的待定参数,得出了完整的水平井筒气-液两相流漂移模型。     

水平气井全井筒携液模拟试验研究

目前有关水平井临界携液的诸多预测模型均需要满足环雾流条件,这些模型所得到的携液流速却未达到环雾流条件,或与正常生产的气井井筒流态相矛盾,同时未考虑水平井的全井筒井深结构变化对井筒流态及携液的影响。为此,开展了水平井全井筒可视化携液模拟试验,并基于试验测试数据,结合Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定气液两相流理论,建立了K-H波动理论修正携液模型。研究结果表明：水平井携液困难主要在倾斜管段,倾斜管段是水平井积液的起始位置,但不应单纯地看某一段有、无液体回落,应按全井筒液量有、无增加与各段液体回落程度来综合判断积液起始;K-H波动理论修正模型预测结果与测试结果很接近,平均绝对误差小于9%;利用K-H波动理论修正模型对海上11口(13井次)气井进行了全井筒携液预测诊断,诊断结论与实际生产情况吻合。所得结果有助于水平井临界携液流速的判断。     

水平气井气-水-油三相流动压降模型

准确预测气井井筒压降是进行产能预测、排水工艺设计的技术关键,气井低产气量时的搅动和产凝析油的特征使得目前工程常用压降模型的运用受到很大限制。为此,开展了气-水-油三相管流实验,定性分析了气相表观流速、液相表观流速、含水率和倾斜角对井筒持液率的影响。分析结果表明,持液率与气相表观流速呈对数关系,持液率与液相表观流速呈线性关系,而持液率与含水率和倾斜角呈二次项关系。基于实验数据,选择无因次准数,建立了新的预测水平井气-水-油三相流动的压降模型。采用压降数据对新模型进行了验证,结果表明,与常用工程压降模型相比,新模型精度最高。该研究成果对水平气井的高效开发具有重要的意义。     

涡流排水采气技术数值模拟研究

为了促进涡流排水采气工艺在我国的推广应用,开展了涡流工具特性的模拟研究。建立了涡流工具排液过程的数理模型,对涡流工具引发的旋流场进行了模拟研究,获得了不同雷诺数及持液率下的气液螺旋涡流的流场结构及特点,气速对液膜螺旋流的影响规律,螺旋流动强度的变化规律。研究结果表明,涡流工具使气液两相流体调整为类环状流动,井筒中心以连续气柱的形式向上运动,壁面附近的液膜螺旋上升运动,这种流动结构降低了管柱摩阻,提高了气体携液能力。