基于犃犆犈算法的水平管道持液率计算模型

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。     

基于ACE算法的水平管道持液率计算模型

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。     

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。     

微倾管中低含液率气液分层流临界携液流速预测模型

湿天然气会在管道低洼处形成积液,不仅影响输送效率,而且有可能腐蚀甚至堵塞管道,因而准确预测气体的临界携液流速对于预防上述现象具有重要的意义。为此,针对微倾管中低含液率气液两相分层流,基于气液两相流动量平衡方程和新的气—液界面形状闭合关系式,建立了考虑液滴夹带的临界携液流速预测模型。结合实验数据,对新模型和FLAT模型、ARS模型、双圆环模型、MARS模型进行了验证和预测结果对比;并在此基础上,利用新模型分析了管道倾角、运行压力、液相密度以及天然气组分对微倾管道中天然气—水、天然气-60%甘油/水分层流临界携液流速和临界含液率的影响。研究结果表明:①随着管道倾角和液相密度的增大,临界携液流速持续增大,临界含液率逐渐减小;②随着运行压力和天然气中重组分含量的增大,临界携液流速持续减小,临界含液率逐渐增大。结论认为,新模型预测结果与实验值吻合度较高、预测精度较高,可用于预测湿天然气管道中的临界携液气体流速。     

湿气混输管道瞬态输送数值模拟研究

湿天然气在混输过程中管道内会产生凝析液和水,由此带来水合物和腐蚀等一系列安全隐患问题,而现有的多相流模型对湿天然气管道低含液率输送工况的计算适用性较差。为准确预测湿天然气管道的低含液率瞬态流动特性,基于双流体模型和特征线算法提出了一个新的低含液率气液混输瞬态水力计算模型,通过实验验证了模型的计算精度,并针对湿天然气管道长距离输送的供气和储气瞬态过程进行了模拟分析。研究结果表明,建立的瞬态水力计算模型能够较准确地预测湿天然气管道的集液量、集气量、起终点压力变化等瞬态输送过程,模型所采用的差分特征线算法具有较好的稳定性和收敛性。     

湿气管道积液的持液率突变行为预测

管道积液会对集输系统的正常运行产生不利的影响,精确的积液预测有助于采取措施以减少积液带来的危害,其中临界气速的计算是湿气管道积液预测的关键。通过公开的实验数据,建立了气液两相流机理模型,采用“最小滑移”作为流型转变准则,该模型可直接计算出不同工况下大直径湿气管道临界气速。研究显示,低液相负荷下分层流的持液率存在多解区域,持液率多解区域左边界对应的气相表观速度与基于“最小滑移”流型转变判别法计算出的积液临界气速几乎一致。利用现有实验数据及OLGA软件对模型进行验证,模型计算临界气速较为准确。计算结果表明：湿气管道的倾角、直径、运行压力及管道中液相负荷都会对临界气速的计算结果产生影响。     

基于Pearson相关系数的集输管道流动腐蚀主控因素分析

油气田集输管道腐蚀穿孔直接影响油田的安全、环境和生产,明确管道腐蚀的主控因素至关重要.采用多相流瞬态模拟软件OLGA建立管道的里程-高程模型,模拟管道内部流动状态,如温度、压力、持液率、壁面剪切力、气液相流速等参数,利用Pearson相关系数确定影响腐蚀的主控因素,结果表明:随着里程的增加,温度、压力和持液率呈现降低的...     

基于图像处理的分层流持液率测量

截面含液率是气液两相流中一个重要参数.提出了通过对两相流动图像的处理实现持液率检测的新方法.在气液两相实验系统上进行实验,采用高速摄像系统获得了水平管气液两相流流型图像.针对气液两相分层流气液界面模糊、边缘提取难度大的特点,栗用Sobel算子和基于形态学的膨胀和腐蚀相结合的方法对气液相边界线进行了准确识别.进而通过提取的气流界面距管底高度数据,计算了管路持液率.实践证明,该方法能获得连续、清晰的气液相边界,可推广应用于其他流型图像的分析和检测.     

起伏湿气管路持液率和压降计算模型

湿气集输管道在天然气开发中发挥着重要作用,如果湿气管道内存在积液,会导致能耗增加、腐蚀加剧和生成水合物等问题,但目前尚没有一个瞬态两相流模型能够准确地计算起伏湿气管道中的积液和压降规律。在已有的两相流双流体模型基础上,基于连续性方程和动量方程,建立了一种新的适用于起伏管路的瞬态两相流理论模型,并利用数值方法通过编制MATLAB程序实现对起伏湿气管道中持液率及压降等的计算。利用普光气田现场湿气集输管道的运行数据对模型进行了验证,并与多相流软件OLGA的模拟计算结果进行了对比。验证结果证明所建立的模型计算精度较高,持液率和压降的相对误差分别为±15%、±5.5%,可以应用于起伏湿气管道两相流的模拟。     

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%。     

本期导读

正研究探讨RESEARCHDISCUSSION湿气集输管道在天然气开发中发挥着重要作用,如果湿气管道内存在积液,会导致能耗增加、腐蚀加剧和生成水合物等问题,但目前尚没有一个瞬态两相流模型能够准确地计算起伏湿气管道中的积液和压降规律。"起伏湿气管路持液率和压降计算模型"一文,在已有的两相流双流体模型基础上,基于连续性方程和动量方程,建立了一种新的适用于起伏管路的瞬态两相流理论模型,并利用数值方法通过编     

循环气量对环流反应器内流动状况的影响

采用标准κ-ε方程模型和欧拉多相流模型，对一种气升式环流反应器内的气液两相流动进行了全尺寸的数值模拟研究，考察了循环气量对反应器内气含率和流速分布的影响，并将模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明，循环气量对反应器内气含率和环流液速分布的总体趋势影响不大，但对局部气含率和环流液速的大小有较大影响。在相同的循环气量下，随着轴向高度的增大，内环气含率逐渐均匀，外环空间的气含率增大，外环空间的环流液速变化不大。在相同高度的截面上，随着循环气量的增大，参与循环的气体量增多，该截面上局部气台率增高。在局部某一点上，局部环流液速也随着循环气量的增大而增大。计算结果与实验结果吻合较好。     

成品油管道落差地段水力特性研究

成品油管道投产时期在落差地段易产生气阻,影响管道的运营和管理。因此建立气阻管段气液两相流动流型计算模型、压力梯度计算模型和持液率计算模型,并编制相关计算程序。基于已投产成品油管道气阻发生段的现场数据进行数值模拟,得出了相应模型的数值结果,为成品油管道投产时期地形起伏较大地段的气阻预防提供了理论依据并提出了预防方案。     

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%。     

流体物性对悬浮床加氢环流反应器的影响

利用计算流体力学方法采用标准k-ε湍流模型和欧拉两相流模型对重油悬浮床加氢环流反应器进行数值模拟,考察了气相密度、液相密度、液相黏度等流体物性对环流反应器流场以及气含率的影响。数值模拟结果表明：气相密度的改变对环流反应器内部的流场以及气含率几乎没有影响,而液相黏度改变对环流反应器轴向速度和气含率能产生较大的影响,液相密度改变能够对气含率产生较大影响。     

气侵过程井筒压力演变规律实验和模型

储层钻进时,由于地层压力预测不准造成地层气体侵入井筒,形成不稳定气-液两相流并导致井筒内压力剧烈变化,产生巨大的井控风险.为了揭示气侵过程井筒压力的演变规律,利用大型实验架进行了可视化模拟实验,测量气侵过程井筒压力变化,观察管内流动物理特征.将该过程简化为液体循环条件下垂直同心环形管管底连续注气过程,并基于非稳态流动理论和漂移模型建立了井筒气-液两相流动瞬态预测模型.该模型具有跟踪气-液界面等流动参数的功能,可采用半隐式有限差分法数值求解.实验数据分析表明:随着管底开始注气,管内压力先增大再减小;管路下部比上部先达到压力峰值,压力波动程度随着管深的增加而减小.模型数值仿真结果与实验数据吻合程度较高,证明了模型可用于预测气侵过程井筒流体瞬态流动特征.研究成果深化了对气侵过程井筒压力演变规律的认识,丰富了复杂工况钻井的水力学模型.     

基于实验研究的油气钻采水平两相流管道泄漏声发射检测

气液两相流管道在油气钻采、运输中应用广泛,但对其泄漏检测的研究较少.本文通过搭建水平气液两相流泄漏实验系统,利用声发射(AE)检测原理对气体压力、流型、泄漏孔径、泄漏位置等因素对泄漏声发射信号的影响进行了实验研究,提出通过经验模态分解(EMD)去噪并用小波包分解(WPD)提取声发射信号特征输入BP神经网络进行泄漏存在性...     

较高黏度垂直气液两相环状流转变界限研究

针对稠油注气开采过程中井筒多相流流动参数难确定的问题,研究了稠油举升过程中井筒内气液两相流的流动型态。通过开展较高黏度流体垂直管气液两相流试验,借助高速摄像机观察不同油品黏度(60、100和290 cp)、不同液相表观流速(0.2、0.5和0.8 m/s)条件下管道中的环状流转换现象,以气液两相流理论与流体动力学为基础,提出了一种考虑液相黏度的井筒气液两相环状流形成的判别方法,即在气液两相间滑脱速度与液体黏滞力和重力引起的速度损失相等时,环状流开始形成,以此建立了环状流转变界限模型。在试验工况下,新模型可以准确地预测环状流的形成,但随着液相流速的增加,环状流逐渐接近判别界限。研究结果为进一步开展较高黏度气液两相流流动规律研究奠定了基础。     

深水钻井气侵程度实时定量描述方法

通过分析深水钻井气侵特点和现有气侵监测方法的不足,论证了在隔水管底部进行气侵早期监测的可行性,提出了基于隔水管底部超声波气侵监测的气侵程度实时定量描述方法。分析了多普勒超声波监测气侵方法存在的问题,设计了隔水管底部透射式超声波气侵监测实验装置,用于分析不同截面含气率条件下的声波衰减特性,给出了运用超声波监测隔水管处气侵情况的解决方案。结合深水钻井井筒环空气液两相流计算模型和含可信度的地层压力预测,建立了基于隔水管底部截面气侵监测数据的井筒气侵程度反算方法。该方法与常规方法相比可提前4 min左右检测到气侵,并可根据隔水管底部声波响应数据准确确定气侵发生的时刻、气体到达井口所需时间、任一时刻的总溢流量及任一时刻不同井深处的截面含气率。     

两相流压力波传播规律研究

研究气液两相流动中压力波的传播规律是工业应用中的重要课题之一。对泡状流中压力波的传播特性进行了系统研究 ,得到如下主要结论 ,即含气率是影响气液两相流中压力波传播规律的一个重要因素 ,液相流速对压力波的传播规律基本没什么影响 ,色散性是压力波传播的重要特性 ,但是当扰动角频率大于 4 0 0Hz后 ,压力波色散现象消失。对气液两相泡状流压力波传播可以利用文中提出的模型进行预测