高气液比垂直两相管流流型判别研究

在多相管流中,流型判断准确与否决定着压降计算的精度,根据流型来选择相应的压降计算公式,能提高压降结果的准确性。目前,在现场所遇到的绝大多数多相流问题是气一液(油、气),气一液一液(油、气、水)形式的多相流。本文以气一液两相流为主,着重讨论其流型的划分和判断。并模拟高气液比环境进行了一组室内实验,应用Beggs-Brill、Aziz-Govier、Kaya、Zhmx4种模型分别对室内实验流动形态进行了判断,结果表明Kaya和Zhmx模型对高气液比垂直管流的流型判断比较准确。     

高气液比气井管流压降计算实用方法

阻力系数法是气井两相流压降计算模型中最简单实用的一种方法,然而传统的阻力系数图版多是针对油井条件提出的,仅适用于较低的气液比范围,而且多数图版坐标为英制单位量纲,使用不便。为此,以四川盆地南部和鄂尔多斯盆地66口气液比范围在480～344 360 m³/m³的气井数据为基础,绘制出了适用于高气液比气井的无因次阻力系数图版。首先,基于多相流压力梯度方程,采用无滑脱持液率,根据现场测压数据反算各测点的阻力系数;随后,引入无因次两相雷诺数,绘制阻力系数与两相雷诺数关系图,其中两相雷诺数是关于气、液雷诺数和气液质量比的函数;最后,对上述关系图中的两相雷诺数进行多次回归试算,并将其修正为包含３个修正系数的函数,从而得到了具有较佳拟合关系的新阻力系数图版。利用公开文献的50口气井压降测试数据进行评价,结果表明,该阻力系数法的流压平均相对误差仅为2.48%,流压平均绝对误差仅为5.37%,满足了工程需要。     

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。     

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。     

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就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,与理论计算结果吻合较好,表明该计算方法具有实际应用价值。     

水平井筒变质量气液两相环空雾状流压降的分析模型

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，可以预和常规水平管流压的压降计算方法对于井筒流支说就需要修正或扩展。考虑管壁存在入流或出流对于环空雾状流流型压降的影响，文中对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程，得到水平井筒气液两相变质量流动环空雾状流流型的压降计算方法。     

水平井筒变质量气液两相环空雾状流压降的分析模型

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,可以预知常规水平管流压的压降计算方法对于井筒流动来说就需要修正或扩展．考虑管壁存在入流或出流对于环空雾状流流型压降的影响,文中对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程,得到水平井筒气液两相变质量流动环空雾状流流型的压降计算方法。     

水平管油气水三相流压降特性实验研究

为了深入了解水平管内油气水三相流的流动特性并准确预测流动过程中的压降变化,以白油、自来水和空气为实验介质,在多相流实验平台上进行了油气水三相流流动实验研究。对实验过程中出现的流型进行整理,将水平管内油气水三相流的流型划分为分层流、泡状流、间歇流(段塞流和弹状流)和环状流。基于Chishlom的压降关联式,重新定义了关联参数C,并提出了适用于水平管油气水三相流的压降预测关联式。通过与实验测量压降比较可知,改进的压降预测关联式能较好地预测水平管内的油气水三相流压降,可以作为水平管油气水三相流摩擦压降计算的通用关系式。     

高气液流速下垂直管两相流实验及数值模拟研究

为了弥补高气液流速下垂直管气液两相流流动实验和理论研究的空白,以水和空气为实验介质,在多相流实验平台上进行了垂直向上的高气液量下两相流实验研究。采用内径为60 mm、长9.4 m的透明有机玻璃管,利用高速摄像仪记录实验过程中的流型;在实验的基础上,利用Fluent软件对垂直上升管内气液两相流动过程进行了数值模拟。实验结果表明:在高气液量下,垂直向上管中出现的流型主要为搅混流、环状流和细束环状流,泡状流和弹状流所占的比例很小;压降波动曲线变化与流型转变间存在相关的联系。     

星孔防砂筛管摩擦阻力系数试验与模型研究

为了深入探讨管壁摩擦阻力系数对摩擦压降的影响规律,基于自主设计的室内多相复杂流动试验装置,以白油作为介质,测量了高黏油条件下的防砂筛管摩擦阻力系数。试验结果表明:流速较低时,防砂筛管阻力系数比普通圆管摩擦阻力系数小;流速较高时,防砂筛管阻力系数比普通圆管摩擦阻力系数高;存在临界雷诺数之比(壁面入流雷诺数与主流雷诺数之比),当雷诺数之比小于此临界值时,井筒变质量流动压降小于普通圆管流动压降,反之,则井筒变质量流动压降大于普通圆管流动压降。通过数据分析拟合,得到了星孔防砂筛管的阻力系数模型,并与试验结果进行了对比验证。结果表明模型的平均相对误差为8.33%,最大相对误差为17.94%,满足工程应用要求。     

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凝析气相是多元组分的气体混合物，以饱和烃组分为主，在输送过程中由于沿线温度、压力的变化引起的凝析和反凝析现象显著，这使凝析气的管道输送不同于气体或液体的单相输送，其管输方式可分为气液混输、气液分输。气液两相混输投资少、工期短，但要解决困凝析液的积聚而降低输送能力及液塞处置等技术问题；气液分输是先将凝析气分离，然后将天然气和凝析液分别输送，管内流体均为单相流动，气液分输又可分为双管输送和顺序输送。凝析气的气液混相输送是多相流输送的一种特例。针对东海平湖油气田海底输气管道采用多相流技术输送凝析气的实例，分析了凝析气混相输送管道压降、输量和持液率的关系，并指出了预测管路温度下降值是管路安全运行的必要条件。通过对平湖凝析气管道的运行分析，强调工艺配套是多相流技术成功应用的重要条件。     

铅直和倾斜管路中油-水两相流的流动型态

札瓦雷(Zavareh)、希尔(Hill)和波迪奥(Podio)在大直径、可倾斜的多相流管路中,进行了向上流动的油-水两相流的流动型态特性的研究。当管路铅直时,在所有的实验条件下都出现了泡状流。当管路与铅直成5°或15°角时,在广泛的流动条件下,观察到了一种新的流动型态——对流泡状流。并且发现,根据气-液两相流理论得出的流动型态分布图不能用来预测油-水两相流的流动型态。     

水平直管中气液两相分层流动压降的实验研究

为了探索气液两相流流动参数变化对水平圆管中气液两相分层流动压降的影响及压降的计算方法,在天津大学双闭环中压湿气实验装置上开展了实验。实验工况为:压力为0.2~0.8 MPa,气相表观流速为6~12 m/s,质量含水率为0~79.6%,管道直径为50 mm,实验压降测量长度为3 m。实验结果表明,压力、气相流速、质量含水率等参数都会影响水平圆管两相流动压降的大小,其中含水率是影响压降的关键因素。选择经典的Chisholm模型和考虑相界面形状对两相摩擦系数影响的ARS模型进行压降预测,预测结果:平均误差分别为25.89%和11.56%,不确定度分别为29.44%和11.88%。进一步分析截面含气率与摩擦系数对Chisholm模型压降计算值的影响,得知摩擦系数是其中主要的影响因素。将两相摩擦系数与单相摩擦系数的比值引入Chisholm模型对其进行修正,修正之后的Chisholm模型压降计算值平均误差为11.27%,不确定度为14.66%。     

T形多分支管结构参数对气液分离特性的影响

T形多分支管作为新型气液分离构件,具有紧凑、稳定、经济等优点。采用混合k-ε湍流模型与欧拉多相流模型对T形多分支管中的气液两相流动进行了模拟分析,考察了其结构参数的变化对分离性能的影响。结果表明,结构一定的T形多分支管,确定的进出口边界条件决定了唯一的水力平衡系统,流体所具有的能量在管路中自由分配直至达到平衡,分流促进了气液两相的分离。分支管间距增大,能使气液两相分离效率得到显著提高,但增幅逐渐降低;分支管高度、管径增大时,分离效率均呈现先增大后减小的趋势;分支管结构参数的变化促使流体流动方向发生改变,进而影响分离效率。     

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.     

水平井简分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动，因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上，应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数，将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等4部分，其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失，以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明，水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大；入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加；新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合，可为水平井产能研究提供理论指导。     

水平井筒分层流型压降计算模型研究

井筒流动是一种沿井筒不断有流体流入的变质量流体流动 ,因此其压降计算有别于常规管流。在混合损失计算模型的基础上 ,应用动量守恒原理推导出了新的水平井筒气液两相分层流型压降计算模型。该模型较全面地考虑了井筒流动各方面的参数 ,将井筒压力损失划分为摩擦损失、加速损失、重力损失和混合损失等 4部分 ,其中加速损失主要源于径向流入引起的加速损失 ,以及由于持液率的变化引起气、液流速变化而导致的加速损失。计算实例表明 ,水平井筒气液两相流动中的井筒压降均随着管壁入流量和轴向流量的增加而增大 ;入流角对井筒压降的影响主要表现为混合损失占井筒损失的比例随入流角的增加而增加 ;新的水平井筒压降模型与油藏渗流相耦合 ,可为水平井产能研究提供理论指导。     

多相管流中压降和持液率的影响因素分析

在多相管流中，影响压降的主要因素有温度、管径、管路粗糙度、气液相流量等，影响持液率的因素主要有压力、管径、气液相流量等。针对高粘原油用不同的计算模型，编制了压降和持液率的软件进行了计算，并结合具体的算例对压降和持液率的影响因素进行了分析。     

气液两相流气液量与流型转变的研究

石油在开采和输送过程中，通常是以气液混合物的形式存在的，所以对气液两相流动特性的研究就显得尤为重要。在多相流动中，流型是研究压降、持液率等其它参数的前提，只有充分考虑流型的影响，其它参数的研究才能有足够的精度。本文利用电导探针信号研究了水平管路中空气-水两相流动流型，绘制了流型图，并研究了气液量的变化对流型转变的影响。