水平管段塞流持液率的试验统计分析

对水平管段塞流持液率进行了试验研究。通过对试验结果的统计分析可以得出:①可以利用段塞流持液率的波动情况来确定液塞频率。②在段塞流动中,当气相折算速度和液相折算速度相差不大时,持液率概率密度函数呈双峰分布;当液相折算速度不变时,随着气相折算速度的增大,持液率概率密度函数第2峰值逐渐减小,直至消失而变为单峰分布;利用这一特征可初步确定段塞流动中气、液相流量相对大小。③折算速度的变化会引起液塞持液率的变化,液塞持液率随气相折算速度的增大而减小,随液相折算速度的增大而增大。     

管线内腐蚀直接评价方法的现场应用

以延长气田延气2井区BZ 1-BZ 4集气管线为例,采用多相流工艺计算标准化软件OLGA提供的腐蚀模块,重点分析BZ 1-BZ 4集气管线当前输送条件、气质、水质条件下,集气管线高腐蚀风险值的大小、出现的位置以及形成原因,并对不同腐蚀位置的风险值,依大小进行排序,评价湿气管线运行的完整性。BZ 1-BZ 4集气管线高腐蚀风险点大多出现在起伏管线的上坡段,且在上坡段中部较长时间维持高风险值;BZ 1-BZ 4集气管线高腐蚀风险点出现的位置均与高持液率、段塞流动状态、高壁面剪切力等气液两相流动参数出现的频率、位置相吻合,即在管线操作参数确定的条件下,管内气液流动状态严重影响管线高腐蚀风险点位置和风险大小。管线内腐蚀直接评价方法可以实现延气2井区管线内腐蚀直接检测,进而替代湿气管道智能清管内检测技术。     

油气水多相管流中降阻剂机理研究

在实验的基础上，对降阻剂在多相管流中的作用机理进行深入的研究。在多相管流中，加入降阻剂能有效地减低沿线的压降梯度，且加剂粘度越大，减阻效果越好，降阻剂在低气体折算速度下的降阻效果比在高气体折算速度下好，未加降阻剂时，液体折算速度越大，导致液膜厚度增厚和段塞频率增大，加剧管壁腐蚀速率，加降阻剂之后，可导致段塞频率减小，减低管壁腐蚀速率，段塞迁移速度不变，但能降低液膜的有效厚度。     

湿气内腐蚀直接评价方法的现场应用

以延长气田延气2井区BZ1-BZ4集气管线为例,采用多相流工艺计算标准化软件OLGA提供的腐蚀模块,重点分析BZ1-BZ4集气管线当前输送条件、气质、水质条件下,集气管线高腐蚀风险值的大小、出现的位置以及形成原因,并对不同腐蚀位置的风险值,依大小进行了排序,评价湿气管线运行的完整性。BZ1-BZ4集气管线高腐蚀风险点大多出现在起伏管线的上坡段,且在上坡段中部较长时间维持高风险值;集气管线高腐蚀风险点出现的位置均与高持液率、段塞流动状态、高壁面剪切力等气液两相流动参数出现的频率和位置相吻合,即在管线操作参数确定的条件下,管内气液流动状态严重影响管线高腐蚀风险点的位置和风险大小;μ-map超声波扫描检测结果与内腐蚀直接评价方法的预测结果吻合得较好。湿气内腐蚀直接评价方法可以实现延气2井区管线内腐蚀直接检测,进而替代湿气管道智能清管内检测技术。     

管线中的气液两相流动

本文阐述了水平管线中气、液两相流动的特性在理论和实验方面的综合研究结果。为了预测两相平衡层状流的持液率和向段塞流转变的边界条件，建立了简单的理论模型。为了计算持液率，分析了压降方程，求出了两相压降和管壁及界面上的剪切应力。预测段塞开始形成的判别标准呈波浪的不稳定性；当波速是虚数时，出现这种不稳定性．为了分析压力损失、持液率、流型转变和段塞－气泡特性，在大范围的流动条件下进行了实验研究、本文所介绍的只是流型转变和段塞－气泡特性。所进行的实验是借助于英国流体力学研究协会的0.2m和0.4m直径、400m长的回路，其空气和水的折算速度最高可达vsg＝24m／s和vsl＝2m／s。向段塞流转变的实验观测结果与预测结果吻合得非常好。根据这些回路的平均实验数据和对不同流体及管线独立研究所得到的平均实验数据，提出了各种不同的计算段塞－气泡特性的经验关系式。并且在测量结果与常用设计方法之间进行了对比，从而指出了它们的应用范围和局限性。     

立管系统中严重段塞流的一维瞬态模型

严重段塞流主要出现在下倾管段、紧接有一上倾管段或立管段的气、液两相混输海底管道中。根据严重段塞流形成的4个阶段,从一维瞬态流体力学方程出发,建立了一个简化的、准平衡态的严重段塞流数学模型,该模型考虑了流体的物性及流动瞬态效应,可对严重段塞长度、段塞周期、流动速度、压力等特性参数的变化进行模拟。与其他瞬态多相流模型相比,本文模型具有数学模型简单、计算效率高的特点。数值模拟结果表明:当管径较小时,无论介质是空气和水,还是空气和油,由本文模型计算得到的段塞周期和压力结果都与实验数据吻合较好;当管径较大时,若介质为空气和水,则本文模型计算结果与OLGA软件模拟结果较接近;若介质为石油和天然气,在模拟工况范围内,除了小气量工况下偏差较大外,本文模型计算结果与OLGA软件模拟结果相比,段塞周期偏差在25%以内,压力偏差在10%以内;此外,用本文模型计算液塞生长阶段时间t1比Saga-tun模型模拟结果更接近实测结果。     

聚合物段塞的数值模拟研究

对聚合物驱段塞设计进行了研究。研究表明，聚合物驱油过程中，重要的是优化聚合物段塞的浓度和段塞大小及保证聚合物段塞不发生中断，在聚合物段塞前后附加前缘段塞和后保护段塞是没有必要的。     

对三元复合驱注入方式的数值模拟研究

三元复合驱注入方式涉及三元体系段塞大小、段塞配方、组合等研究内容,文中应用化学驱数值模拟软件UTCHEM(改进后),对典型五点法布井方式的三元复合驱技术采用不同的前置聚合物调剖段塞、三元主段塞、三元副段塞、后置聚合物保护段塞的注入方式的驱油效果进行了较为全面地计算。计算结果表明,三元复合体系在一定程度上对提高驱油效果具有协同效应;适宜的段塞大小、段塞组合及合理配方的注入方式可在较为经济的条件下获得更好的驱油效果。     

降低哈德逊混输管道段塞影响的模拟研究和现场测试

对哈德逊混输管道由段塞引起停输的模拟研究和现场测试 ,研究段塞对管输的影响规律和降低段塞影响的方法。其目的有两个 :一是验证模拟工具能否准确地预测段塞特性 ;二是为设计降低段塞影响的方法提供基础数据。模拟工具为瞬态多相流模拟器OLGA。现场测试和模拟结果表明 :段塞不是由立管引起的 ,而是由于管道操作条件处于水力段塞流的范围内引起的 ;由OLGA计算出的段塞分布同测试结果非常一致 ;还可以通过改进液位控制的方法来消除段塞引起的停输 ,这一点在其后的生产中得到验证。     

苏里格气田集输管道段塞流的动态预测

苏里格气田地面环境恶劣,由于地形起伏变化较大,在集输管道中极易形成段塞流,造成管路的不稳定振动。如何准确预测管道系统段塞流的形成对高效开发苏里格气田具有非常重要的意义。现采用TACITE软件对苏-10井区集气阀组管道的正常投产和通球情况下的段塞流进行预测,并采用PIPEFLO软件对其结果进行验证,结果表明：TACITE计算结果比PIPEFLO计算结果较保守。经预测,在苏-10井区由于地形变化大产生了地形段塞流,流体在流动过程中流型等流动特性发生了变化。流体经上凹肘部时会产生段塞积液,引起不稳定的振动现象,导致液体出流;流体经上凸肘部时,由于流动特性变化,段塞流可能存在或消失。在通球过程中,由于清管器的运行,使管道各点出现超高压力值,应引起注意。     

对三元复合驱注入方式的数值模拟研究

三元复合驱注入方式涉及三元体系段塞大小、段塞配方、组合等研究内容，文中应用化学驱数值模拟软件UTCHEM（改进后），对典型五点法布井方式的三元复合驱技术采用不同的前置聚合物调剖段塞、三元主段塞、三元副段塞、后置聚合物保护段塞的注入方式的驱油效果进行了较为全面地计算。计算结果表明，三元复合体系在一定程度上对提高驱油效果具有协同效应；适宜的段塞大小、段塞组合及合理配方的注入方式可在较为经济的条件下获得更好的驱油效果。     

基于段塞流的通用气液两相流模型中闭合关系式的评价

基于段塞流的通用气液两相流模型是近年来提出的能够对气液两相流进行较精确计算的水力计算模型,而闭合关系式的选择对模型计算准确性至关重要。从段塞流出发建立基本方程,得到的计算模型可以适用于管道倾角从-90°至90°的流动情况。选择模型中重要的相间水力摩阻系数、液塞平移速度、平均液塞长度等三个参数,对多组闭合关系式进行评价,将中国石油大学(华东)小型室内多相流环道实验的实验结果与各个关系式应用于模型得到的结果进行对比分析,筛选并推荐适用于模型计算的最优关系式。AndritsosHanratty关系式、Bendiksen关系式、Zhang关系式分别为模型中计算相间水力摩阻系数、液塞平移速度和平均液塞长度的最优关系式。     

多段压裂水平井的网格划分方法及其页岩气流动特征研究

复杂的流动机理、水平井与多段压裂的开发技术,导致页岩气数值模拟更为复杂。根据水平井及裂缝周围的流动特征,提出了多段压裂水平井的PEBI网格划分方法,即裂缝及水平井两端的扇形区域按径向流规律布点,裂缝及水平井的其它部位按线性流进行布点。将页岩简化为均匀介质,建立了耦合井储的数学模型,并基于全隐式离散格式进行了数值模拟。数值计算表明,多段压裂的水平井裂缝流动特征明显,在线性流阶段压力降落与压力导数曲线平行。在流动由线性流转为拟径向流后,曲线出现径向流特征,径向流特征的维持时间与油藏区域的大小相关。     

支撑剂段塞颗粒大小优选研究

段塞技术是对付早期油气井砂堵的有效工艺措施之一，而优选段塞颗粒大小对于降低滤失、削减裂缝条数来说至关重要。通过引入裂缝允许支撑剂进入的准则，分析了优选段塞颗粒大小时需要考虑的问题：段塞颗粒大小对降滤效果的影响；阻力多裂缝的吃砂宽度；天然裂缝的动态宽度大小，主要根据地应力剖面真实计算天然裂缝的开启宽度。而地应力大小的对比对于天然裂缝的开启宽度具有制约作用。新疆油田已经成功压裂20余口井的实践表明，克拉美丽气田由于储层应力剖面的特殊性，40～70目支撑剂段塞使用比较广泛且有效，而70～140目颗粒段塞则效果不理想。     

多段压裂水平井裂缝数及渗透率敏感性分析

建立了基于PEBI网格与油水两相的数值试井模型,利用自主研发的软件进行了试井分析。在致密油中,对多段压裂水平井,只有人工设计的理想算例才会出现所有的流动段。在实际井例中,很多流动段都不会出现。敏感性分析表明,裂缝间距、ESRV的渗透率大小明显影响流动特征。裂缝间距越大,第一径向流特征越容易出现。渗透率越大,各种特征出现的时间会越早。这意味着,在实际参数拟合中,当计算的流动特征与实测的左右不一致时,可适当调整渗透率的大小。另外,裂缝间距对流动特征的影响大于渗透率对流动特征的影响。裂缝间距与渗透率大小的组合会使流动特征十分复杂。大庆油田致密油多段压裂水平井的压力恢复数据解释实例表明,瞬态压力分析可对压裂改造区域大小、缝长、SRV内的渗透率等进行有效评价。     

多段塞平行聚能提高聚合物驱后采收率实验研究

聚合物驱后还有50%左右的剩余油,主要分布在聚合物未波及到的次一级孔隙中。通过依次注入不同黏度和性质的功能段塞,在不同渗透率区域形成均匀移动的驱油段塞,增大局部驱替压力梯度,挖潜中、低渗透区的剩余油。室内实验表明:注入多个轮次的功能段塞后,再进行水驱,原油采收率达到89.15%,比聚合物驱采收率提高32.78%。相比于其他开采技术,多段塞平行聚能驱油的产液含水率更低;三个岩心实验的产液量比率趋向于相近,并在较大范围保持稳定,窜流现象得到有效的抑制。在非均质实验中,中、低渗透层的含油饱和度分别下降了35%和56%,剩余油动用程度大幅提高,而高渗透层变化很小。两点压差随段塞向后推移而推移,局部压力最大值在段塞位移处,注入段塞在非均质油层近似平行移动。     

降阻剂在多相管流中的作用机理

在多相管流中,加入降阻剂可有效地降低沿线的压降梯度,降阻剂黏度越大,减阻效果越好。降阻剂在低气体折算速度下的降阻效果比高气体折算速度下的好。未加降阻剂时,液体折算速度增大,导致液膜厚度增厚、段塞频率增大、管壁腐蚀速率加剧;加降阻剂之后,导致段塞频率减小、管壁腐蚀速率降低、液膜的有效厚度减小,但段塞迁移速度不变。     

化学剂段塞驱油技术数值模拟研究

通过数值模拟方法 ,研究了高效驱油配方驱油中不同的地层非均质条件、不同注入速度、不同的段塞组合方式及段塞大小等因素对驱油效果的影响。结果表明 ,原油采收率随化学剂用量增大而增大 ,但存在一个最优值 ;对非均质严重的地层 ,应先对吸水剖面进行调整才能取得好的化学驱油效果。     

集输-S型立管中空气-油两相流流型特征实验研究

实验研究了集输-S型立管中空气-油两相流的流型特征。实验管路由119m的水平段,长14m、倾角为-2°的下倾段,高15.3m、长24m的S型立管段组成,管道内径为50.8mm。基于S型立管底部压力、立管顶部持液率两个信号来区分立管内的流型。实验中发现S型立管内存在第二类严重段塞流、过渡型严重段塞流和稳定流动三类流型,其中稳定流动又包括泡状流、弹状流和环状流。与空气-水两相流不同,并没有观察到第一类严重段塞流。第二类严重段塞流下立管顶部持液率呈方波状,其概率密度函数(PDF)分布系以0与1为峰的双峰结构;过渡型严重段塞流下立管顶部持液率针刺状,其PDF分布基本系以0为峰的单峰结构;稳定流动下顶部持液率波动平稳,其PDF分布在0.3~0.8之间。     

降阻剂在多相管流中的作用机理

在多相管流中,加入降阻剂可有效地降低沿线的压降梯度,降阻剂黏度越大,减阻效果越好.降阻剂在低气体折算速度下的降阻效果比高气体折算速度下的好.未加降阻剂时,液体折算速度增大,导致液膜厚度增厚、段塞频率增大、管壁腐蚀速率加剧;加降阻剂之后,导致段塞频率减小、管壁腐蚀速率降低、液膜的有效厚度减小,但段塞迁移速度不变.