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.     

并联硅基扩缩微通道内气液两相间歇流型与压降特性

采用以IDT高速摄像仪和Nikon生物显微镜为主体的可视化观测系统,实验研究并联硅基扩缩微通道内氮气/水气液两相间歇流型及压降特性.随气液两相表观流速变化,间歇流子流型依次呈现环状/单相液体交替流型、弹状/环状/单相液体交替流型、弹状/单相液体交替流型、雾状/弹状/单相液体交替流型和雾状/单相液体交替流型,得到不同气液两相表观流速下并联扩缩微通道流型分布图.研究表明,均相流模型的压降计算结果同实验值有较大出入.尽管分相流模型在一定程度上引入了气液两相的相互作用,其预测结果好于均相流模型,但是仍无法精确地描述并联扩缩微通道内氮气/水气液两相的运动与空间分布.     

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。     

水平管内油水两相分散流反相特性研究

油水分散流是液液两相流中的基本流型之一,在流动过程中会有反相现象发生。油水管道在反相点及其附近运行时,流动特性会发生改变,压降急剧增大,对管道的运行产生极不利影响。对三种不同粘度的油品的反相特性进行了研究。研究结果表明：不同粘度的油品反相时其压降特性不同,主要表现在＂爬坡＂和＂跳跃＂特性不同、在水到油与油到水实验反相时的压降梯度特性不同,形成油包水分散体时与水包油分散体时的压降梯度不同,而远离反相点处的压降梯度相差不大;混合流量对两相共存区的宽度的影响与油品的粘度有关;相同流量下,两相共存区的宽度随着粘度的增加而减小;反相前后液滴粒径形状不同,水到油实验中出现二次分散体。     

微通道内气-液两相流动特性研究

考察了400μm光滑通道内氮气-乙醇、氮气-CMC(共5组,不同表面张力)的两相流动特性,并给出了更为普遍化的流型图,同时也研究了液体性质(密度、粘度等)对微通道内两相流体流动的影响。结果表明,不同流体的摩擦压降都会随着表观气速和表观液速的增加而呈现上升的趋势,随着粘度的增长,总体压降也会出现上升趋势,并且粘度越大越容易出现环型流。     

多孔介质通道气液两相流型及压降特性研究

通过高速摄影仪研究多孔介质通道内气液两相流体垂直向上流动的流型,在实验参数范围内依次拍摄到泡状流、弹状流、脉冲流、雾状流4种典型流型,并总结了各种流型的特征。依据实验获得的两相流动阻力数据,分别对分相模型阻力关系式和均相模型阻力关系式进行了拟合,得到了适于实验特点的两类阻力关系式。改进后的两类模型均与实验数据实现了较好的吻合,但模型关系式定义中包含了影响阻力压降各要素的均相模型具有更高的预测精度,且该模型物理意义更加清楚,可以优先用于多孔介质通道气液两相流动的阻力计算。     

矩形微通道内流动沸腾压力降实验研究

对去离子水在矩形微通道(0.54 mm×1.6 mm×330 mm)中的流动沸腾压力降特性进行了实验研究.结果表明:质量流速和出口干度对压力降有重要影响,总压力降随质量流速和出口干度的增加而增大;各分压力降中摩擦压力降占主要部分,其次是重力、加速和单相流压力降.在实验数据基础上拟合微通道内单相流摩擦系数关联式,预测值与实验数据吻合良好,对微通道内流动沸腾摩擦压力降的研究有重要的参考价值.     

卧式矩形截面螺旋通道内气液两相流压力降特性研究

以空气和水为工质,对卧式矩形截面螺旋通道内气-液两相流动压降特性进行了实验研究.对实验结果进行了分析,分别对比了均相模型和分相模型的计算关联式.结果表明,均相模型的计算关联式不适用于卧式矩形截面螺旋通道内两相流压降的计算,而分相流模型整体吻合较好,但实验值和预测值仍有较明显误差.为此结合实验数据,以Lockhart-Martinelli分相模型为基础,提出了一种新的两相流动摩擦阻力压力降的计算式,与实验数据的误差较小,能够很好的预测本试验段的实验结果.     

微通道气液柱塞流尾部流场三维实验研究

为研究微通道气液柱塞流尾部流场规律,采用三维Micro-PIV可视化技术对微通道气液柱塞流进行实验研究。通过对实验图像处理,绘制出微通道柱塞流气泡尾部区域的三维速度分布图。证实在气泡尾部附近区域的流场具有较大速度,气泡顶端存在滞止点。在气泡尾部区域存在两个对称的方向相反的环流区,增加了微流道在径向上的质量和动量混合。远离气柱尾部的区域,流场为层流,与单相流有类似的抛物线速度分布,即流道中心区域速度大,两边小。在气液界面和壁面之间的流体,运动较复杂,有可能流向气液界面,也有可能流向壁面或者回流。     

气液两相流绕管束流动压降特性实验研究

以空气-水为实验介质,采集了不同流型工况下气液两相流体向上横掠水平管束时的压降数据,分析了不同流型下气液两相流绕流管束的压降特性.将实验数据与两种压降预测模型对比分析,发现一维模型预测压降与实验值较吻合.     

洪湖油田低渗透油藏渗流特征研究和应用效果

洪湖油田为中低孔隙度低渗透率油藏,根据油田特征,经过室内实验研究了单相、两相渗流规律,确定流体在多孔介质中的流动特征,并分析了水驱油实验成果,确定了最佳驱油效率.单相油渗流实验证明了洪湖油田低渗透岩心存在启动压力梯度;两相实验测试了油水两相相对渗透率曲线,对油藏开发后期的含水规律进行了预测.     

陵76区块单井集油管线压降模型研究

现场试验得知,陵76井区所辖9口井集输管线油流的流态多为分层混合流,只有在油井产液量足够大,含水率超过95%时才会出现分散流。根据高含水时油水两相流动对管路压降的影响程度比低含水时要小的特点,建立无相间滑差的分层流模型;根据高含水期油水两相流可视为单相牛顿流体或非牛顿流体来求取压降值的理论,建立均质分散流模型。实践证明,应用该模型所计算的压降值与实测值相近,说明所建模型适应现场要求。应用该模型进行流量、含水率、粘度等敏感参数对压降影响的计算,分析认为,单井产液量、采出液含水率对单井集油管线压降影响较大,油相粘度次之。     

部分重力环境下水平方管内气液两相流动特性的数值研究

采用数值方法,基于流体体积模型(VOF)模型对部分重力环境下水平方管内空气-水两相流和制冷剂R134a蒸汽-液体两相流进行数值研究,通过对数值结果的统计分析,得到两种混合物在不同重力环境下的压降分布。结果表明,与常重力环境相比,部分重力下两种混合物的压降明显较大,且分别随气、液速度的增大而增大;相同工况下,R134a蒸汽-液体两相流的压降小于空气-水的压降。将得到的压降数值计算结果与均相流模型、Friedel模型和Chisholm模型依次进行了对比。重新根据分液相Reynolds数将流动分为层流区、过渡区和紊流区,并对Chisholm关系式进行了修正。结果表明,修正后的压降模型能较好地预测部分重力环境下的气液两相流动压降。     

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。     

凹槽型微通道内液体流动换热特性的实验研究

微通道热沉是解决微机电系统电子元器件冷却问题的有效途径.为提高微通道热沉的传热性能,设计2组不同水力直径的微通道热沉,分别在其流道壁面加工三角形凹槽和扇形凹槽.搭建微通道内液体单相流动与换热实验平台,以去离子水为流体介质,实验测试不同流量下微通道热沉的进出口液体压力、温度和加热面温度.以微通道流动压降、摩擦常数、加热面...     

微通道内纳米流体的流动与换热特性

以不同浓度的TiO₂-水纳米流体和水为冷却工质,在扇形微通道热沉内进行流动和换热特性模拟和实验研究.模拟采用有限体积法的两相混合模型,搭建了能测量纳米流体流量、进出口压降和温度、底面加热膜温度的实验系统;工质在微通道内的雷诺数处于207~465,加热膜热流密度为2×10⁶W/m².结果显示:在扇形微通道内,纳米流体的摩擦阻力系数随Re变化趋势与水相似,且均比水大;随着Re的增大,各工质的摩擦阻力系数下降.纳米流体的传热性能强于水;随着TiO₂纳米颗粒浓度和Re的增大,Nu升高,纳米流体的强化传热能力随之提高.     

井下节流气井井底压力计算方法应用研究

准确预测井下节流气井井底压力,是预测气井产能、诊断井筒积液、制定合理排水采气制度的重要基础。通过引入滑脱因子K表征气液两相间滑脱效应,建立了气液两相嘴流压降模型,并将气液两相嘴流压降模型与优选出的No-Slip/H-B管流压降模型进行全井筒耦合,形成井下节流气井全井筒压力预测新方法,并开发出计算软件,可实时定量预测气井全井筒积液高度和井底流压值。评价结果表明,新方法预测井下节流气井井筒流压值与实测值较接近,平均误差为2.87%,满足工程计算精度要求,可以有效指导东胜气田气井积液诊断和动态排水采气分析工作。     

焦石坝区块页岩气井井底流压计算方法评价

为了更准确地计算页岩气井井底流压,精确评价气井产能,探寻气井生产规律,掌握气井开发动态,通过分析多种管流压降计算模型,利用涪陵页岩气田气井的各类静、动态资料,明确了不同压降模型应用于涪陵页岩气田气井的适用条件及影响其计算结果的主要因素,并在原有模型基础上建立了一种修正简化模型。研究表明,对于涪陵页岩气田的气井,当其气液比>7000 m³/m³,单相流模型可做拟单相流计算,误差<5%;当其气液比<7000 m³/m³,且气井瞬时产量大于临界携液流量时,气井可采用两相流Hagendorn&Brown模型计算井底流压,误差<10%,同时针对积液状态气井建立修正简化模型可进一步降低两相流模型计算结果误差。研究为具有相同背景的页岩气井井底流压预测提供了参考。     

添加剂对流动沸腾压降的影响

研究了添加剂对垂直铜管内流动沸腾压降的影响，实验介质为水，所用添加剂为分子量２５６万的聚丙烯酰胺胶乳（ＰＡＭ）及十八烷胺，测定了添加剂溶液流动沸腾两相流压降，并且用Ｍａｒｔｉｎｅｌｌｉ分离流模型回归不同添加剂浓度下的液相摩擦因子ｆ１与液相雷诺数Ｒｅｌ间的函数关系，根据回归的模型方程计算两相流压降，与实验值比较其相对误差为１５％左右，研究结果表明，在一定热通量和一定浓度范围内，加入少量添加剂ＰＡＭ可     

垂直上升管内油气水三相流动摩擦阻力压降特性的研究

对垂直上升管内油气水三相流动摩擦阻力压降特性进行系统的理论研究,建立了泡状流、间歇流和环状流摩擦压力降的理论模型,并以35号润滑油,空气和自来水为实验介质,对垂直上升管内油气水三相流动各流型的摩擦阻力压降进行实验测量,最后实验结果与理论计算结果相吻合.同时在实验中得出了垂直上升管内三相流摩擦压力降在不同含水率和不同折算液速下随折算气速变化的关系曲线.