气液两相嘴流新模型及应用

为了获取较大的利润,合理选择油嘴尺寸和延长油井自喷期十分重要,而北阿油田现有的油井嘴流模型难以满足现场采油的需要.运用瑞利法的量纲分析原理、最小二乘法和基于现场资料的多元线性回归方法,将API重度、黏度和含水率等3个参数加入临界嘴流公式,建立了适用于北阿油田的嘴流新模型.结果表明:新模型预测的质量流速平均相对误差为1....     

管道气液两相流研究

长距离原油集输管道随着压力的降低,原油中轻质组分发生释放并形成气相,产生气液两相流。开展管道气液两相流掌握两相流研究流动规律对指导原油管道集输具有重要意义。     

考虑滑脱的气液两相嘴流新模型

正确预测油嘴允许气液混合物通过的能力是开展油气井井下或地面节流工艺设计的基础,气液两相嘴流模型在采油气工艺中有广泛的应用。通过引入等效动量比容、等效动能速度概念,根据动量守恒原理建立了一个新的考虑气液间滑脱的气液两相嘴流质量流速预测模型,并进行了数值求解。与其他4个模型相比,新模型计算简单且方便。利用公开发表的亚临界流和临界流实验数据对新建模型和其他4个常用两相嘴流模型计算结果进行了比较。新建模型对质量流速预测能力的平均误差为1.37%,平均绝对误差为6.37%,标准差为5.79%;新模型对嘴前压力预测能力的平均误差为2.78%,平均绝对误差为8.43%,标准差为4.10%;明显优于Sachdeva、Perkins、Ashford & Pierce、Al-safran等模型。气液两相滑脱因子计算方法影响模型的准确性,为此对比分析了9个气液两相滑脱因子计算方法,发现本模型结合Chisholm的滑脱因子计算方法的预测结果最接近实验测试结果。同时以某产水气井为例开展了井下节流工艺嘴径计算,新模型设计的嘴径完成的配产率为96.5%。     

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。     

多组分烃类混合物气液两相流格子玻尔兹曼模型

针对传统格子玻尔兹曼模型无法处理真实多组分混合物气液两相流的问题,提出了一种新的基于四参数(临界温度、临界压力、偏心因子、体积修正因子)状态方程的多组分格子玻尔兹曼模型。模型首先使用烃类混合物状态方程计算混合流体间作用力,并提出一种将混合流体作用力分配给各流体组分的方法,从而计算出混合流体中各组分所受作用力,再使用精确差分方法将组分作用力引入格子玻尔兹曼模型。同时为正确反应黏度变化对多相体系流动过程的影响,引入LBC(Lorentz-Bray-Clark)黏度模型计算混合流体的黏度。利用该模型,分别模拟了甲烷、乙烷、丙烷等多组分气液两相共存问题。新模型计算结果与使用逸度平衡方法获得的理论解吻合度较高,验证了新模型的正确性。图7表1参24     

井筒气液两相流凝析气藏合理产能评价

从塔河油田凝析气藏水平井渗流机理和井筒流动出发,分析凝析气藏水平井测试资料异常原因,并基于两相拟压力方法提出了新的产能方程,此方法可在地露压差小、井底存在气液两相的凝析气藏中推广应用。     

离心泵气液两相流数值分析

为了研究离心泵气液两相流对于该泵扬程和效率的的影响,首先采用CFD中的Fluent6.3进行单相流数值模拟与试验结果对比,说明了数值模拟的可靠性;然后采用Mixture模型计算出在设计工况下,不同气相浓度、不同气相颗粒直径在内部流场的液相分布情况,模拟结果表明:增大气相浓浓度和气相颗粒直径都会导致扬程、效率下降,且增大气相浓度对扬程、效率的下降特别显著;     

水平管内气液两相流研究

主要通过试验研究了水平管内两相流的流型、泡状流中所产生的气泡尺寸沿水平管径向的变化规律,以及气泡尺寸随试验参数的改变而变化的情况.     

气液两相流确定性混沌分析

采用确定性混沌理论研究了空气 水两相流压力和压差信号的重构相空间、吸引子不变量的规律。结果表明 ,气液两相流是 1个低维混沌动力学系统 ,各流型间的非线性动力学特性不同。气液两相流的吸引子不变量 ,如Hurst指数、关联维数和Kolmogorov熵等都与流型关系密切。在多数流型内参数波动具有持久性特征 ,首次发现了高气速环状流区的反持久特征。     

T型连接器处的气液两相流分离模型

本文阐述了一种具有T型连接器的动力分离器的工作原理,这种T型连接器具有一个水平主管和一个垂直支管.分析包含T型连接器的气液两相流系统,对于气液传输管道中相分离的应用是非常重要的,但是由于划分T型连接器处的两相流类型所用的多种量纲尺寸具有复杂性,因此需要一种专门的模型.基于基本的质量、动量和能量平衡等式建立的数学模型能够预测相分布和通过连接器的压力降,并且已经考虑了两相流流型和在T型连接支管处的流动限制.数学模拟结果和试验数据的极好吻合证明了这种数学模型的有效性,而且,我们可以得出结论,研究成熟的计算机数据对于判定T型连接器处的流动特征是非常有利的工具.     

气液两相流管道泄漏瞬态模型及数值计算

气液两相流管道一旦有泄漏发生,管道压力、截面含液率及流速等参数均会发生改变,分析泄漏过程中气液两相流的瞬态变化对于探究管道泄漏特征、实施两相流管道泄漏检测与定位具有重要意义。对气液两相流泄漏过程进行瞬态分析,在双流体模型的基础上建立气液两相流泄漏系统数学模型,利用隐式差分法求解控制方程,并用C++编程计算气液两相流泄漏数值解,分析分层流条件下泄漏对管道压力、截面含液率、气液相流速等参数的影响,将数值计算结果与气液两相流泄漏实验数据进行对比。结果表明:管道泄漏后,泄漏点下游管道压力、截面含液率、气液相流速等参数值均下降,且数值计算结果与实验数据趋势一致,证明所建立的泄漏模型适用性较好。     

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。     

欠平衡钻水平井全井段气液两相流模型研究

为了给欠平衡钻水平井技术提供工程设计依据，根据气液两相流研究方法在欠平衡钻井中的应用评价结果，利用环空及圆管内的气液两相流力学研究成果，建立了欠平衡钻水平井全井段气液两相流模型，用数值求解方法求解了该模型，并通过现场测量数据和试验数据验证了该模型的预测结果。该欠平衡钻井模型能模拟欠平衡钻水平井的全过程，预测欠平衡钻井过程中井底压力变化规律，对欠平衡钻井环空及钻柱内压力的预测精度在5%左右，能够满足欠平衡钻井工程设计的要求。该模型为欠平衡钻井井底压力预测及控制提供了理论依据，保证了欠平衡钻井的成功实施。     

气液两相环状流中夹带液滴特性研究

气液两相环状流中液体薄膜沿着管壁流动而速度较大的气核在管中心流动,通常速度较大的气核会夹带部分液滴。液滴夹带来源于沿着管壁流动的液体层的雾化速率和液滴沉积速率之间的平衡过程。目前大多数环状两相流的研究主要集中在对主要夹带现象的分析上。文中主要从夹带液滴直径、液滴速度分布和夹带分数3个方面进行夹带液滴特性研究。     

气液两相流差压信号聚类分析

应用自组织竞争神经网络可对高含气率气液两相流差压信号进行分析,从而实现流动状态分类。该方法根据信号的特征量客观的对流动状态进行分类,取得了较好的分类效果。但该种方法的分类效果受网络输入向量以及神经元个数的影响较大。     

气液两相流管道振动测试分析

对大型多相流实验管道进行了振动测试和分析,用双通道数据采集器对单相气和两相流进行了频谱测试。通过频谱分析,分析了管内为单相气和气液两相流时振动频谱信号的异同,发现在单相气中加入液相后,振动频谱频带范围明显变宽,振动能量值变大。     

基于SOA优化LSSVM的气液两相流持液率预测

为准确预测气液两相流持液率,在筛选前人实验研究结果的基础上,采用海鸥算法(SOA)优化最小二乘向量机(LSSVM)模型对气液两相流持液率进行预测,并将预测结果引入Beggs-Brill压降计算模型,形成改进压降模型,用于现场验证。结果表明,与传统经验模型相比,SOA-LSSVM模型考虑的影响因素更加全面,实际值与实验值偏差较小,模型的均方误差(MSE)较传统经验模型缩小了85倍,R²提高了0.138;与其余机器学习模型相比,计算精度和收敛速度均有明显提升,证明了该模型在预测持液率方面的优越性;根据现场情况,利用管道沿程压力和低点排液量验证了改进压降模型的准确性。研究结果极大扩展了持液率模型的计算精度和适用范围。     

垂直上升圆管气液两相流气泡运动模型及计算

针对井筒内气液两相流模型化困难,及目前还大多只是对静止流体中气泡的运动进行模型研究和分析的现状,运用势流理论建立了垂直上升圆管段塞流中气泡或Taylor泡运动的简化模型。该模型可以较好地计算运动流体中气泡的上升速度和气泡头部形状。并在总结前人研究的基础上,给出了考虑气泡表面张力的无量纲气泡上升速度Froude数的计算公式。研究结果表明,当Eotvos数Eo<100时,表面张力对气泡的上升速度有非常明显的影响,而当Eo>100时,气泡的上升速度受表面张力的影响很小。