垂直管中油,气,水三相流总流量测量模型研究

基于集流型涡轮流量计与放射性低能源密度—持水率计在大庆生产测井研究所油、气、水三相流动环路中的实验响应结果，首先考察了用于气液两相流中涡轮流量计的Ａｙａ物理模型，进而提出了经过校正后用于确定油、气、水三相流总流量的测量模型，用此模型预测三相流总流量与流动环标定数据对比后其误差小于５％，满足了石油工业应用要求     

基于小波神经网络的油气水三相流相含率的软测量方法

利用高速摄影仪对垂直上升管中油气水三相流的流动进行了动态图像的拍摄,提取每一帧图像的灰度均值组成灰度时间序列,并从时间序列中提取了能反映油气水三相流流动特性的统计和分形特征量,将这些特征量作为人工神经网络的输入量。在水的体积流量为1.32~12.15 m3/h,油的体积流量为0.01~0.43 m3/h,空气的体积流量为0.75~2.5 m3/h条件下,采用小波神经网络作为相含率预测模型,结果表明,小波神经网络的预测值与测试值非常吻合,含气率预测最大误差为3.57%,含水率最大误差为3.3%,较好地实现了油气水三相流相含率的预测,为油气水三相流相含率测量提供了一种有效的软测量方法。     

油水两相流相含率的软测量方法

对垂直上升管中油水两相流流动测得的电导波动信号,从时频域内提取了11个反映油水两相流流动特性的特征量.频域内特征量提取采用了语音信号处理中的线性预测方法,时域内特征量提取采用了时间序列统计分析方法.将这些特征量作为人工神经网络的输入量,在总流量10～60 m³•d^-1及含水率51%～91%范围内,采用基于Levenbery-Marquardt算法的BP人工神经网络作为相含率预估模型,较好地实现了油水两相流含水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径.     

基于双锥流量计差压信号的气液两相流参数测量

设计了一种结构简单、加工工艺要求较低的双锥流量计,在此基础上提出了基于单个差压式流量计的气液两相流参数测量方法。提取双锥流量计差压波动信号的无量纲特征值,利用该参数建立气相体积含率的测量模型。通过对双锥流量计差压信号均值的分析表明,Lockhart-Martinelli常数与准气相流量比存在优良的线性关系,根据该线性关系建立了双锥流量计气液两相流流量测量模型。在气水两相流装置上开展了实验研究,结果表明,所建立的分相含率测量模型可在实验范围内对气相体积含率进行有效的测量,测量相对误差在8%以内;对气液两相流总流量和液相流量的测量误差可在5%以内。     

《化工学报》2006年第57卷第12期目次

热力学表面活性剂在瓦斯水合物生成过程中的热力学作用过硫酸钠和过硫酸钾的热稳定性分析用NRTL方程关联和预测离子液体-醇-水体系的液液相平衡一种计算分子筛标准Gibbs生成自由能的新方法新型广义相关指数与有机化合物沸点相关性研究传递现象不同蒸气压力下Marangoni凝结换热特性中空纤维管随机分布时透析器内的管外传质两种盐溶液除湿器的建模与对比多相流湍流分散体系中液滴破碎频率模型的黏性修正氯化法钛白氧化反应器气体错流混合油井伞集流油气水三相流流动参数的软测量方法气固搅拌流化床压力脉动的小波分析生物通风过程中单井轴…     

基于部分分离法的油气水三相流量测量的研究

针对油气水三相流流量测量的难题,设计了基于部分分离原理的油气水三相流分离装置;同时,考虑了经分离后得到的油水两相流的密度分布不均匀对流量测量的影响,将油水两相混合密度进行了修正,得到了基于文丘里管两端差压和体积含水率的油水两相流流量测量模型.采用转子流量计和文丘里管分别对分离后的气相、液相进行了流量测量实验.结果表明,本文提出的分离装置的设计思想和设计结构及基于差压法的油水两相流流量测量模型是合理的、可行的,能够实现对油气水三相流流量的测量.     

基于气液分离原理的低产液产出剖面三相流测井方法探析

气液分离原理的低产液产出剖面三相流测井技术,在气体为泡状流、低产液条件下,基于气液分离原理,将油、气、水三相分离成液相和气相;对液相进行流量和含水率测量,得到油、水分相产量和含水率;将气相与已知的液相混合,测量油气水三相总流量,依据仪器响应图版,求出气相流量;利用各测点的温度、压力参数,将气体流量换算到标准状况下的气体流量。     

海上含液天然气流量计开发

阐述在线多相流量计的开发原理和国内外低含液率气液两相流计量技术研究的主要技术路线.结合海上含液天然气流量计开发工作,全面系统地总结了流量计开发的技术路线和研究成果.详细介绍槽式孔板的单相流与两相流测量特性、基于双槽式孔板组合测量原理与软测量技术的流量计计量算法等内容,指出了需要进一步深入研究的方向.     

基于旋转分相单元的电容式气液两相流含液率测量

为提高电容器对含水率测量的能力,设计与其相匹配的旋转分相单元,以实现气液两相流含水率的起旋分相式电容测量。在电容传感器的测量单元基础上,增加旋转分相单元,利用气液两相流体力学理论对其结构进行设计优化,并根据实际应用条件确定分离圈数,保证气液分相效率。旋转分相单元克服了气液两相流流动形态的多样性,将体积含水率信息转换成液膜厚度信息及截面含水率信息进行测量。经实验验证,Lockhart-Martinelli截面含气率模型与实验中电容器测量截面含气率具有良好的一致性,其能够实现对体积含水率20%以内的气液两相流有效测量,体积含水率的绝对误差在±2%以内。     

垂直上升管内气体扰动油水两相乳化液流动特性

气体 -油水乳化液的管内流动是原油开采、油气输运以及许多化工领域中经常遇到的工程现象 ,正确认识油水乳化液在气体扰动下的动力特性对圆管内油、气、水多相流的理论建模具有重要的工程应用和学术价值 .本文通过垂直上升管内油气水三相弹状流的实验研究 ,提出了垂直上升弹状流中油水乳化液黏度计算模型 .基于此模型 ,油水乳化液在气体掺入下的流动特性可表现为气体扰动变稠的非牛顿流体特性和气体扰动变稀的非牛顿流体特性 .     

Nonlinear characterization of oil–gas–water three-phase flow in complex networks

Understanding the dynamics of oil–gas–water three-phase flow has been a challenge in the fields of nonlinear dynamics and fluid mechanics. We systematically carried out oil–gas–water three-phase flow experiments for measuring the time series of flow signals, which is studied in terms of the mapping from time series to complex networks. Two network mapping methods are proposed for the analysis and identification of flow pattern dynamics, i.e. Flow Pattern Complex Network (FPCN) and Fluid Dynamic Complex Network (FDCN). Through detecting the community structure of FPCN based on K-means clustering, distinct flow patterns can be successfully distinguished and identified. A number of FDCN's under different flow conditions are constructed in order to reveal the dynamical characteristics of three-phase flows. The network information entropy of FDCN is sensitive to the transition among different flow patterns, which can be used to characterize nonlinear dynamics of the three-phase flow. These interesting and significant findings suggest that complex networks can be a potentially powerful tool for uncovering the nonlinear dynamics of oil–gas–water three-phase flows.     

油气水三相段塞流与滚动波流型的转变

Compared with gas-liquid two-phase flow,oil-gas-water three-phase flow is much more complex. There is immiscible oil-water,whose interaction and dispersion greatly affects the flow characteristics. The slug flow pattern of oil-gas-water three-phase and its flow pattern transition were studied in a 95 m long,51 mm i. d. horizontal pipe. The oil-gas-water three-phase slug flow pattern could be classified into five sub-flow patterns. The slug flow was W/O or O/W one during its transition to roll wave,which was three-layer flow pattern without mixed-phase on the interface. An even larger superficial gas velocity was needed for the transition boundary of slug flow and roll wave flow when the superficial liquid velocity is large. Besides,the region of roll wave flow pattern became smaller. The above-mentioned transition only happened when the water cut of liquid was between 30% and 70%. At the same superficial liquid velocity,there appeared a minimum superficial gas velocity corresponding to the transition of flow pattern when the water cut of liquid was between 40% and 50%.     

基于模糊规则的多模型固相质量流量软测量

针对静电传感器无法给出颗粒质量流量绝对值以及多相流流动形态和结构变化影响传感器输出等问题,提出了一种基于分解合成的多模型加权平均的固相质量流量非线性软测量模型。在高压密相气力输送系统上,通过静电传感器获得大量试验数据,提取信号特征,利用模糊聚类算法将输入数据进行空间分区, 每一区间上用径向基函数（RBF）神经网络辨识出一个子模型, 再利用模糊推理将各子模型输出加权求和得到颗粒质量流量的估计值。该模型减小了流型对测量结果的影响,提高了测量精度。     

基于PTV法对油气水三相流流场的测定

以35^#润滑油、空气和自来水为实验介质,对垂直上升管内的油气水三相流的流场与流速进行了实验研究。在水流量为3.18 m ³·h ^-1、空气流量为0.25 m³·h ^-1、油流量为0.4 m³·h ^-1的工况下应用高速摄像机对水包油流型进行了拍摄,并跟踪气泡及油滴,对流速与流场进行了测定,同时与DPIV中的互相关法求出的流速进行了对比,实验结果表明,应用跟踪气泡及油滴的方法同DPIV的互相关法求出的流速与流场存在较小的误差,可以应用于油气水三相流中的流速与流场的测定。     

基于ECT和蚂蚁算法的油气两相流空隙率在线测量

基于电容层析成像系统（ECT）和蚂蚁算法,提出了一种油气两相流空隙率在线测量的新方法。该方法利用电容层析成像系统12电极电容传感器所获取的66个测量电容信息,首先根据电容层析成像系统所获取的流型辨识结果确定对应流型下的实际空隙率测量模型参数f和b,然后利用蚂蚁算法的信息素信息,找到当前测量状态下对空隙率起主要作用的组合电容集合和相应的权重系数,从而实现空隙率测量。与流型相对应的空隙率测量线性模型参数f和b基于先验数据通过最小二乘方法确定。油气两相流的实验结果表明,该方法对空隙率的在线测量是有效的,避免了复杂的图像重建计算,实时性能佳,测量时间小于0.08 s。在几种典型流型下,提出的空隙率测量方法与常用的快关阀方法相比最大测量偏差小于5.5%。     

基于PSO-LSSVR的环状流截面含气率软测量方法

由于测量条件高,环状流的截面含气率直接测量往往比较困难。软测量技术的关键在于建立优良的数学模型,在分析了微粒群优化算法(PSO)和最小支持向量回归机(LS-SVR)原理的基础上,利用粒子群算法优化最小二乘支持向量回归机参数的算法,建立了软测量模型,实现了环状流的截面含气率的软测量。实验表明:该模型泛化能力强,测试精度比较高,为环状流截面含气率的测量提供了一种新的测量途径。     

基于图像法的环雾状流液滴参数测量与分析

环雾状流广泛存在于石油化工领域,其内部流场测量具有重要意义。本文结合光学图像法和高速摄影技术对撞针式喷嘴的雾化特性进行了测量分析,以此为基础对基于雾化混合的环雾状流中夹带液滴特性开展了实验研究。利用高速摄影技术对喷雾进行可视化,采用单帧单曝光法对液滴尺寸和速度信息进行提取。研究发现,液滴速度随轴向距离增大呈衰减趋势,且相同轴向距离（约在径向位置10mm处）条件下,速度达到峰值;液滴索泰尔平均直径（SMD）随喷嘴孔径d₀的增大而增大,并与液相质量流量m_l和喷嘴上下游压差?p均呈负相关;另外,在环雾状流环境中,相同气压条件下液滴SMD随气相体积流量Q_g增大而减小,而相同气相体积流量条件下SMD随气压p_g增大而增大。基于实验测量结果,以气相韦伯数We_g和液相雷诺数Re_l为主影响参数,引入相间滑移和压力系数建立了基于量纲分析的环雾状流液滴SMD预测模型,平均绝对百分比误差MAPE为11.4672%。     

双谱核主元分析在气液两相流流型识别中的应用

针对压差波动信号的非线性和非高斯特性,提出了一种基于高阶谱和核主元分析相结合的流型识别方法。通过对气液两相流压差波动信号的双谱分析,提取了不同流型下信号的非高斯特征,以双谱分析核主元数字特征提取流型的特征,最后利用最小二乘支持向量机对流型进行智能识别。实验结果表明,提取的核主元特征反映了两相流的流动状态,最小二乘支持向量机可以有效地识别水平管道内的4种典型流型,整体识别率达到95%,为流型识别提供了一种有效的方法。     

Measurment of gas-liquid two-phase slug flow with a Venturi meter based on blind source separation☆

We propose a novel flow measurement method for gas–liquid two-phase slug flow by using the blind source sep-aration technique. The flow measurement model is established based on the fluctuation characteristics of differ-ential pressure (DP) signals measured from a Venturi meter. It is demonstrated that DP signals of two-phase flow are a linear mixture of DP signals of single phase fluids. The measurement model is a combination of throttle re-lationship and blind source separation model. In addition, we estimate the mixture matrix using the independent component analysis (ICA) technique. The mixture matrix could be described using the variances of two DP sig-nals acquired from two Venturi meters. The validity of the proposed model was tested in the gas–liquid two-phase flow loop facility. Experimental results showed that for most slug flow the relative error is within 10%. We also find that the mixture matrix is beneficial to investigate the flow mechanism of gas–liquid two-phase flow.