突变管段三相流流型研究

油气水三相流动极其复杂, 三相之间的混合界面稳定性较弱, 因此在不同的输送条件下存在多种流型。使用 VOF模型, 以突变管段内油气水三相流为模拟对象, 在气体体积分数、 原油黏度及流动速度等参数不同的条件下, 对流体在管内的流动进行了模拟, 得到了相应的相分布云图。研究结果表明, 气体体积分数及流速对多相 流流型具有很大的影响, 而原油的黏度对流型的影响不是很明显。     

水平井气水变形泡状流测井分析模型实验研究

变形泡状流是水平井气水两相石油开发测井过程中最为常见的流型之一,为建立适用于此流型的测井分析模型.在16 m长、可任意倾斜的透明实验环路上,以空气和自来水为介质,利用实际测井仪器串,对井斜75°～90°达到稳定的气水变形泡状流动进行实验测量,通过把握实验过程中变形泡状流的流动特性及机理,选择以漂移流动模型为基础进行理论推导修正.基于实验数据的模型检验证明,实验数据符合修正后模型反映的流动规律.依据实验数据计算的相分布系数与漂移速度系数,体现了水平及近水平井眼中仪器串对井筒内原有流动状态的干扰.分析模型能同时反映水平井气水变形泡状流测井过程中的流动机理以及仪器测量对流型的影响,适用于水平井气水变形泡状流测井解释.     

含气成品油管流中的声传播特性

从声速传播及流体体积弹性模量的定义出发,不考虑两相流复杂的流型划分,不研究某一具体流型下的声速,按照流体定义体积弹性模量的方法,定义气液两相流体的弹性模量,得出声速在两相流中的传播公式,再根据气液两相的密度、体积分数、热交换状态、管道刚度以及约束条件的差别进行简化.分析含气成品油中声速与空隙比、压力及液体特性之间的关系,所得到的结果对于研究含气成品油管道输送的水力瞬变具有一定的学术价值.     

水平管内油气水三相流动规律研究

油气水三相混输技术已在海洋和沙漠油田得到广泛的应用, 三相流动规律的研究是十分必要的。在长62 m 、内径25.7 mm 的不锈钢管水平环道上, 对油气水三相流型及油水反相进行了实验研究。实验油品的粘度为20 mPa · s(20 ℃), 密度为855 kg/ m3(20 ℃)。利用高速摄像技术, 结合目测来判别流型, 绘制了不同含水率情况下的油气水三相流型图。分析了含水率变化对三相流型的影响, 并与经典的Taitel 流型预测模型进行了对比, 发现该模型适合于低含水率下的油气水三相流型预测。     

分散相形态对原油乳状液黏度的影响

在不同的水体积分数、搅拌速度和温度条件下制备油包水型乳状液,模拟混输过程中遇到的不同情况,分析了乳状液液滴粒径分布规律及其与黏度的关系。结果表明,乳状液中水的体积分数小于60%时,随着搅拌速度的加快,乳状液分散相的平均粒径变小,黏度变大;随着温度的升高,乳状液分散相的平均粒径变大,黏度逐渐降低;随着水体积分数的增加,分散相液滴平均粒径变大,黏度呈明显的上升趋势。但是,当水体积分数大于60%时,随着水体积分数的增加,乳状液的黏度大幅度降低,乳状液流型发生变化。研究结果对管输的安全运行和集输工艺的研究具有一定的指导意义。     

旋转式气液混合器流场数值模拟与状态分析

为提高不同工况下旋转式气液混合器轴承支承承载力,采用Fluent流体分析软件,对静止与转动工况下混合器内部的气液两相流体进行了流场湍流数值模拟.采用流体体积模型与压力隐式算子分割算法,进行了气液两相混合流体的瞬态流动追踪,分析了相应的流场分布状态.结果表明:静止状态下,混合流体的分层主要受入口流速的影响,流速越大,分层区距离入口越远,各相明显分层,流型由规则的层状流逐渐过渡为波状流,且波形逐渐变大;转动状态下,流场分布主要受离心力作用的影响,入口流速一定时,随着转速的提高,流型由重力方向的分层流逐渐转化为螺旋轴状流,液相贴近壁面,气相靠近回转轴线,圆周方向上呈环状分层.     

水平管内油—气—水三相流流型特性研究

对水平管内油－气－水三相流流型进行了实验研究,采用压差波动法区分流型。结果表明：水平管内油气水三相流动流型可分为油包水型泡状流、弹状流（间歇流）、分层流和环状流以及水包油型泡状流、弹状流（间歇流）、分层流和环状流。得到了含油率为０．２５,０．５,０．７５下的流型图。     

水平管内汽液两相流流型及换热特性数值模拟

为研究水平管内相变汽液两相流动流型变化,使用VOF模型和RSM湍流模型对其进行了数值模拟,分析了水平管内对流换热、压降及流型的变化．模拟结果表明:VOF模型和RSM湍流模型可用于模拟两相流流型中的泡状流、分层流、波状流、弹状流以及环状流;模拟结果与Mandhane流型图基本吻合;对流换热系数及压降与已有关联式吻合较好．     

气液两相流波动系数及其在流型识别中的应用

为了克服已有流型识别方法受主观影响大、在线识别困难和流型识别不准确等缺点，利用对气液两相流流型影响小、压力损失小的文丘里管测量差压信号,通过计算差压信号瞬时值平均方根与平均差压方根之间的比值得到气液两相流的波动系数，提出了双参数识别气液两相流流型的方法.波动系数表明了瞬时差压偏离平均差压的程度以及截面含气率的波动程度.两相流动越不稳定，截面含气率波动越大；气液两相流各截面状态的差异越大，波动系数越大.两相流波动系数表示两相流动的波动程度，使用波动系数可以直接将分层流与其他两相流流型区别开.实验结果表明，双参数识别气液两相流流型的方法受主观影响较小，可以有效识别泡状流、塞状流、弹状流、环状流和分层流.     

倾斜管内多相流流型研究

目前对集输管道多相流流型的划分还不明确, 影响因素也很多, 而流型的确定对管内参数的计算影 响很大, 因此对多相流流型进行研究具有重要的意义。使用 VOF模型模拟了倾斜角分别为1 0 ° 、 2 0 °和3 0 °的上倾斜 管, 得到了不同流动时间的相分布云图。对云图进行分析的结果得知, 随着流动时间的增加, 流型先从气泡流转化 为波状流, 最后再由波状流转化为段塞流; 倾斜角对多相流的流型有一定的影响, 倾斜角越大流型越明显。     

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。     

油气水混输管路计算模型

油井产物大多含水,随着油田开采时间的增长,油井产物含水率逐渐增大,在集输管路中形成油气水三相混输。事实上,油气水沿管路共流过程中,特别是经油嘴、阀门等管件时受到剧烈扰动,混输管路的液相大都是原油乳状液。因此,在进行油气水混输管路的压降计算时,以乳状液的物性作为混输管路液相的物性,其中乳状液粘度计算中考虑了温度、剪切速率和含水率３种因素。根据油气水三相混输管路的特点,采用流型模型的研究方法解决油气水三相混输工艺计算问题。     

含水乙醇重整混合气层流燃烧的实验研究

利用纹影高速摄影技术,在定容燃烧弹内模拟研究了不同过量空气系数、不同成分含水乙醇重整混合气的层流燃烧特性参数,并利用CHEMKIN软件模拟计算了重整混合气的绝热火焰温度。结果表明,模拟重整混合气的层流传播速度随过量空气系数的增大而减小,随混合气中氢含量比例的增加而增加;重整混合气燃烧会降低NO、CO的排放。     

水平管内油气水三相环状流截面含气率的研究

对水平管内油气水三相流中环状流的截面含气率进行了理论和实验研究。建立了平均截面含气率的计算模型。结果表明：影响水平管内油气水三相环状流的主要因素不仅包括气相折算速度和液相折算速度。油水混合物的含油率也起着一定的影响。     

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。     

段塞流从单管流入并联分离器的分流实验研究

为了研究油气集输系统中并联分离器出现的气液偏流现象,自主设计并搭建了气液两相流分流实验系统。该实验系统中采用数据采集系统对流量、压力、压降、液位、持液率等多种实验参数进行记录。设计了两种结构的气液分流管路,并在两种管路结构（水平管⁃T型管⁃水平管结构与水平管⁃T型管⁃立管⁃水平管结构）下进行了段塞流分流实验,分别研究了对称管路条件与非对称管路条件下的气液分流特性。实验结果表明,两种管路结构下,当管路条件对称时,在实验流速范围内,段塞流的气液两相等流量分配到两台并联分离器内;对于实验中的两种管路结构,分离器气相出口管路条件的不对称会引起气、液两相的偏流,且液相的偏流程度均小于气相。基于压降计算建立了非对称条件下气液两相流的分流模型,对气液流速对分流特性的影响进行了简单解释。     

密集悬浮物中粒子迁移的数值计算

应用Ｐｈｉｌｌｉｐｓ等人发展起来的密集悬浮物浓度及速度场的模型方程,讨论了低雷诺数层流状态下密集悬浮物中的粒子迁移现象,求解的方程由两部分组成,一是粘度与当地粒子浓度有关的Ｎ－Ｓ方程,二是由剪切引起的粒子扩散方程,计算结果表明,粒子向低剪切率区于移,并在壁面附近形成低浓度区域,这与实验结果是吻合的。     

考虑管道中水流气体释放的事故停泵水锤计算分析

结合带长水平管道泵系统的特点,探讨了在事故停泵水锤过程中,因气体释放而形成的含气均匀流引起水锤波速的变化,建立了变波速条件下水锤计算数学模型及水泵端的边界条件,计算分析了长管道泵系统的事故停泵水锤过程,同时,根据计算分析的结果,研究了长水平管道泵系统中水锤控制及防护问题．