两相流及传热(四) 冷凝传热

冷凝传热应用十分广泛,如蒸馏塔顶蒸气的冷凝,加热蒸气的冷凝,冷冻过程中冷冻剂蒸气的冷凝等。其主要设备有:管壳式冷凝器、空冷式冷凝器、板式冷凝器及螺旋板式冷凝器。 冷凝是指蒸气与低于蒸气露点温度的壁面接触时发生的过程。由于流型难于判断、通常归纳为两大类,即重力控制的冷凝和剪力控制的冷凝。     

两相流及传热(五) 流动沸腾传热

沸腾传热是指液体通过传热相变为蒸气的过程。 沸腾型式有两种,即大容积沸腾(或称池式沸腾)和流动沸腾(或称对流沸腾)。 大容积沸腾是指浸没在液体池里的加热面上发生的沸腾。当加热器表面温度超过液体饱和温度一定值时,在加热器表面上形成许多气泡。由于气泡的成核,长大和脱离,同时,由于自然对流的作用,形成了复杂的流体运动。     

两相流及传热(二) 两相流动的流型

一、垂直管内的流型 (一)绝热情况下两相向上并流的流型 图1表示垂直管内出现的几种主要流型 (二)垂直加热管内气-液两相流的流型 在垂直加热管内,对流沸腾是产生蒸汽并形成两相混合的典型例子。垂直加热管内的流型和绝热垂直管内的流型是不相同的,其原因在于,在垂直加热管内:①热力平衡遭到破坏(管内存在着径向温度差);②局部     

两相流及传热(三) 两相流压降的计算

许多生产工艺管道或设备中常会遇到气、液两相混合物的流动(简称两相流),对这些设备的最佳化设计,就需要计算设备内两相流的压降。如在设计热虹吸重沸器时,管内两相流的压降计算是最关键的内容。因为重沸器内液体循环量以及出口的蒸汽量都是以压降为依据来求算的。器内液体的循环速度高,不仅可提高传热膜系数,而且有很好的防垢作用。实践证明,若能准确地通过压降计算出循环速度,传热的计算就会可靠得多。     

水平井中的两相流

文章从理论和实验两方面研究了水平井中的流动，以及油藏同两相流的相互关系，认为两相流的流动特性是采油工移中最重要的问题之一。我们设计组装了一套设备，用于测取沿井的压降、持液与油藏液体浸入之间关系的数据。为了进行理论研究，建立了一个初始模型，用来描述水平并动态的流动特性。     

新兴信息技术综述(一)

初露端倪的新型信息平台,其中包括大数据平台、云计算平台和企业平台,将影响未来的石油勘探与生产。"大数据"指收集和分析大量信息的能力,"云计算"涉及虚拟计算资源。石油工业勘探与生产是复杂的数据驱动的业务领域,大数据和云计算有广阔的应用前景。石油勘探与生产应用集成,在经历了"数字化"、"数据集成"和"以数据为中心的工作流集成"以后,将诞生新一代信息平台——企业平台,发展软件生态系统、主数据管理和服务计算。初露端倪的新颖信息技术工具,其中包括移动计算系统、信息-物理系统和数据同化算法,将重塑勘探与生产的工作流程。移动互联网具有自适应的、个性化的、能够感知周围环境的服务。信息-物理系统作为计算进程和物理进程的统一体,是将计算、通信与控制集成于一体的下一代智能系统,与新的工业革命密切相关联,是未来的智慧油田的关键技术之一。数据同化是指通过组合模型和观测数据,得到动态系统的最佳的可能估计,以及利用模型动态作为约束求解反问题,可用于改善油气田状态预测。     

一种新型气油两相流的流变模型

在自行研制的一台旋转式气油两相流粘度测试装置上，研究了容积含气率、油膜厚度及剪切应变率等因素对气油两相流流变特性的影响。得出一种新型气油两相流流变模型：ηｂ／ηｏ＝１＋（ａ·ｂγ－０．０１）β。在改装的ＭＰＶ－１５００型试验机上，实验证明了该模型在高剪切应变率时仍适用。     

传热研究公司(HTRI)廿周年纪念

传热研究公司(HTRI)是由用户、设计者、传热设备制造厂家于1962年建立起来的非赢利组织。其目的在于面向生产,促进对传热及其有关的流体流动的一般领域进行系统的研究。它的成员中有180个以上是西方世界的一流工业公司,其中包括传热设备的用户、工程设计者、承包商和传热设备的制造厂家。     

凝析天然气两相流不分离测量技术

由于组成和流态的复杂性,凝析天然气测量属于多相流测量范畴中的特例,准确测量各相流量的大小具有较大难度,现有测量技术无法满足凝析天然气测量对测量范围、测量精度和实时性的需求。为此,开发了一种基于内锥与文丘里组合的新型双节流多级差压凝析天然气测量技术,该技术考虑了内锥边壁收缩与文丘里中心收缩的特性,将两者上下游串联,形成双差压测量信息,通过虚高模型差异性,满足了较高的测量精度。实验室性能验证和工业现场性能验证结果表明,该技术的气相测量误差在±2%以内,液相测量误差在±10%以内,测量精度指标达到甚至超过了国外同类产品的技术水平。     

油水两相流不稳定试井压力分析

基于油水两相渗流原理,建立了油水两相流试井模型,采用数值方法获得了井底压力的数值解,研制了均质地层和压裂油井在不同含水率条件下的试井典型曲线图版,分析了压力导数曲线变化的原因:对于水驱过程,即使油井未见水,后期压力导数曲线表现出向下掉然后上翘的特征,这是因为压力波传到油水边界时,最初起恒压作用,然后水体向油井推进,出现两相流动。用导数曲线先下降后上升这种变化模式,对于未见水油井,可以早期监视水体的移动。而对于压裂油井,高含水时,即使压力导数曲线出现水平段,压裂裂缝仍然存在。压裂井试井两相流模型和常规单相流模型试井曲线有较大差别。     

气液两相流与油水两相流流型现状研究

开发石油的过程中,油井采出物一般不仅仅是原油,而是原油及其伴生天然气。本文总结了多相混输过程中的气液和油水两相流的流型现状。     

利用孔隙级网络模型研究油水两相流

从岩心薄片分析着手，利用模拟退火算法重建数字岩心；从所建数字岩心中提取对等的由形状简单的孔隙和孔喉组成的孔隙级网络模型。利用表面自由能平衡得到每个网络模型组成单元的毛细管入口压力，从而确定孔隙中流体的流动过程，即所有单元按毛细管入口压力从小到大的顺序进行驱替，入口压力越小的孔隙越先被驱替。由单相和多相时流量的不同可以求出油水两相的相对渗透率，而计算结果与实验结果的一致性则证明了模型是可以用来代表真实岩样的，可以作为一个平台更深入地研究流体在多孔介质中的流动。     

鼓泡塔内气液两相流的研究

用激光多普勒测速仪和粒子成象测速仪详细测量了气液鼓泡塔内气液并流和气液逆流时的流速分布、湍流度分布和气含率分布,并总结出了湍流度、气含率径向分布关联式。在气含率关联式中,首次考虑了塔高的影响。气泡的存在增强了液相湍动。气液并流时,在升力作用下气泡集聚在塔中心区。气液逆流时,气泡集聚在塔壁面附近。中心速度较大且随着表观气速的增大而增大。塔壁附近出现返混区,零轴向速度和最大湍流度均发生在相对半径ｒ／ Ｒ≈０－７ 左右。     

湿饱和蒸汽两相流的测量与应用

两相流湿饱和蒸汽的测量是稠油开发注汽过程中的重要环节,两相流体的状态复杂多变,目前理论不完善,给两相流测量造成一定困难。在实际应用中,采用高温高压涡街流量计,同时进行干度定值补偿及温度在线补偿,配备旋转式整流装置。使用微处理器对信号进行采集处理,输出标准流量信号和通信信号。结合现场情况,采用太阳能供电和GPRS数据远程监控系统,不用人工方式就可在现场抄录数据,达到定时、定量、灵活控制注汽的要求,为科学、高效进行稠油开发提供保障。     

倾斜管内高黏油水两相流的数值模拟

采用Fluent三维数值模拟方法研究了倾斜管内高黏油水乳化前后的流动状态,从流型与压降两方面总结了油水两相流的流动规律。实验结果表明,乳化前油水两相流的流型呈现油水交替、泡状流、水塞流、弹状流和环状流,而乳化后则以分层流、分散流、分层流且带有水包油为主。在一定倾角和入口流速下,管内压降随含水率的增加急剧减小;在一定入口流速和含水率下,管内压降随倾角增加逐渐减小。正交实验结果表明,入口流速对压降的影响最大,含水率次之,倾角的影响最小;最优组合为倾角20°、入口流速0.4 m/s、含水率40%。     

原油加热炉管内两相传热及压力降计算

本工作用 IRIS-60电子计算机,计算了胜利原油在常压加热炉炉管中流动时,气液两相传热及压力降的情况。得出了每根炉管转向处的温度 t、压强 p、汽化分率 e 及该管的有效热负荷 Q。计算结果与某炼油厂常压炉的现场标定数据作了比较,在辐射室炉管进口处的相对误差:温度为1.20%,压强为18.9%。本工作采用了 Soave 模型,计算原油全馏份的相平衡组成,并直接算出气液两相的各种物理性质和热力学性质,如密度、粘度、热焓、蒸气压等。本工作证明,将原油分割成若干虚拟组份,进行多元组份的计算是可取的。     

减压炉管内两相传热及压降计算

本文对玉门常压渣油在减压炉炉管中被加热、气化及流动状况进行了考察.发现在减压炉立管中的流动状况和原油常压炉管中的流动状况有显著不同.即由于压强的变化,沿管程单相流转变为两相流的气化点不止一处;由于流体的节流效应,温度随气化率升高而下降.本文仍采用改进的Soave模型计算渣油的相平衡组成,然后,算出气、液两相的各种物理性质和热力学性质.说明渣油也可以分割成若干虚拟组分,进行多元组分的计算.     

稠油热采高压注汽两相流的计量

湿蒸汽是一种两相流体,给计量带来很大困难。湿蒸汽的载热率与质量流量和干度有关。只有同时精确测得这两个值才能得到准确的载热率。常见的测量方法有双节流元件法、节流元件与密度计结合法、孔板噪声法、相关参数法等。这些方法在现场实际应用中不是精度难以保证,就是设备复杂造价太高,难以推广。双节流元件法中有一种用孔板与临界流流量计相组合的测量方法,不仅设备简单且计量精度高,但有一个致命的缺点就是压力损失太大,仅适用于井压较低的场合,对于井压高达１５ＭＰａ的井就无法使用。西安交通大学开发的智能湿蒸汽流量计可成功地应用于高压井的测量。设计合理的Ｙ型分配器可在高压下实现干度的均衡分配,综合锅炉出口的计量参数得到一个封闭的方程组,从而得到干度及注入水量,同时可以进一步提高注入热量的计量精度。利用本仪表可以计量注汽的载热量,同时与锅炉出口计量参数相结合可求得注汽干度及注入的汽量和水量。文章给出了湿蒸汽两相流的单参数计量原理和利用单参数计量进行干度和流量的综合计算及修正方法,最后给出了现场测评结果。     

井筒中向上气 液两相流的综合机械模型

本文提出了一个预测向上气液两相流的流动特性的综合机械模型。这个综合机械模型由一个流型预测模型和一组预测泡状流、段塞流和环状流的流动特性(如持液率和压力降)的独立模型组成。并且使用油井数据库评价了这个综合机械模型。这个数据库由1775井次的广泛现场数据组成。同时,还将该模型的性能与通常所用的六种经验关系式的性能进行了比较。该模型的整体性能与这些数据吻合得很好。与其它经验关系式的对比表明,这个综合模型的性能最好,它具有最小的平均误差和最小的离散度。     

倾斜井筒气液两相流的模型化方法

倾斜井筒气液两相流动是井筒举升方式优选和生产优化的基础,也是长期以来在理论上没有得到很好解决的一个问题,不能简单采用垂直井筒加修正系数的方法处理。分析国内外研究现状,认为倾斜井筒气液两相流动的流型应分为泡状流、分散泡流、段塞流、搅动流、环流和雾流,综合前人成果给出了各流型在倾斜井筒的存在条件。提出了雾流的特点及其转变机理、泡状流的新管径条件以及段塞流、雾流压降新的计算方法。通过某油田28口油井35井次的井底流压计算结果的应用表明,绝对平均相对误差7.093%,与计算斜井压降的常用的Beggs-Brill和Ansari模型相比,误差较小,能够满足工程计算的需要,且不存在半?验模型的收敛性和区域性的问题。所建立的倾斜井筒气液两相流动模型具有应用价值。