气侵期间环空气液两相流模拟研究

钻井过程中地层气体一旦侵入井眼,环空中会形成气液两相流,如果控制不及时或不当,极有可能产生井喷。为研究气侵期间环空中气液两相流的流动规律,以及时控制气侵及防止井喷的发生,以空气—钻井液为介质,分析了垂直井眼环空中气液两相流流型,建立了环空流场的物理流动模型,采用标准k-ε模型对紊流场进行模拟计算,在模拟条件下,得出了气侵发生前后环空气液两相流的流动规律与气侵期间井眼流体实际流动情况相符,并给出了气侵发生后,流体流型转变、气体运移速度及气体在环空空间上的分布规律。计算结果对井控计算机模拟研究具有一定的指导意义。     

水平气液两相流动的持液率

这篇研究的目的是为了简化和改进Ｔａｉｔｅｌ和Ｄｕｋｌｅｒ提出的用来估计水平两相流动液体持液率的机理模型。首先做了一个实验，将空气和煤油的混合物通过一个直径２英寸，长１１８英尺的水平管实验段。用测试到的持液率数据对提出的模型进行评价。     

内边界旋转的垂直井筒气液两相流型和压降梯度

井筒中泵杆的存在会对井筒内气液两相流动产生干扰,进而影响流型和压力梯度,而井筒内压力梯度的计算是油气井生产优化的重要部分。实验采用内径?88.9 mm,长7 m且含有螺杆泵的部分透明有机玻璃管,进行了不同转速的气液两相流实验 ,得到了在螺杆泵旋转时,泡状流向段塞流的转换界限 ;并与无杆的流型转换模型进行对比,得到了0 r/min、30 r/min、60 r/min、90 r/min转速下改进的流型转换模型;根据实验数据对有杆井筒内不同转速下压力梯度变化的修正,得到不同转速下的压力梯度公式 。结果表明,在液相表观速度相同的情况下,无杆井筒中更早发生泡状流向段塞流的转换;随着转速增加,流动摩擦阻力同时增大,增大幅度比较小;随着气相表观速度的提高,总压力梯度逐渐降低,压力梯度的降低速率逐渐变小。     

液固两相同心环空流动数值模拟

应用液-固两相流理论,利用PHOENICS软件的IPSA解法对环形空间中液-固两相流动的特性进行了数值模拟计算,并用ORIGIN软件对计算数据作了进一步处理,分析了同心环空中液-固两相流紊流的轴向速度分布、固相颗粒沿径向的浓度分布、颗粒直径对滑落速度的影响、固相浓度对滑落速度的影响,得出了一系列关于液-固两相环空流动的规律。     

气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量变化规律研究

为了准确掌握气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化规律,基于井筒气液两相流动理论,建立了考虑密度突变的气液两相流模型,分析了气侵条件下环空出口流量的变化,并探讨了不同因素变化对环空出口流量变化率的影响。研究发现:气体前沿到达分离器位置时,环空出口流量变化率明显突增;分离器位于泥线以下时,环空出口流量发生突增的时间要早于隔水管底端见气时间,有利于更早地识别气侵;低密度/高密度钻井液密度差、气侵量、排量、分离器位置、井深和井口回压等因素对环空出口流量变化率的影响程度依次降低。研究结果表明,考虑密度突变的气液两相流模型,可以准确预测气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化情况,并为新型双梯度钻井早期溢流监测提供理论依据。      

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。     

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。     

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。     

石化装置气液两相流动不合理设计几例及对策

列举了几例气液两相流在石化生产中的异常表现及不合理设计,对其形成原因和可能造成的危害进行了分析,指出在化工装置生产、设计中必须对两相流动情况尤其是并联管路的两相流动提高认识并引起足够的重视。     

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;     

涩北二号气田高低压集气工艺及管网两相流模拟

青海油田所属涩北气田为全国陆上的大气区，涩北二号气田为其主力气田之一。截止到2002年，该气田的天然气地质储量为826.33×10⁸m3。 2005年，涩北二号气田成功实施了高、低压集输地面工程，2007年5月29日，涩格输气管道复线工程投产，标志着青海油田天然气管输能力得到大幅提升。为此，对涩北二号气田高低压集气工艺进行了介绍，对集气管网进行了水力和热力核算，提出了高低压集气管网的流量、压力和温度运行参数；还对高低压集气管网在不同工况下的两相流状态进行了模拟，获得了气田集气管网各管段在事故状态下的最长允许停输时间，并对其启动时的含液量进行了预测。以期为气田生产及事故状态下的运行提供决策依据。     

气液两相流在油气弯管处冲刷腐蚀的数值模拟

为了定量描述输油管道弯管处由于流体方向改变引起的流体速度改变和压力波动的动态行为,以及管道内部的冲蚀磨损规律,利用Fluent软件建立了90°弯管冲蚀模型。针对不同的入口流速工况,对弯头内部压力和速度场进行了数值模拟,分析了流体在弯管段的流动和冲蚀规律。分析结果表明,流体在经过弯管段时,对管壁外侧压力先增大后减小,并在该侧取得最大值;弯管处流体流速和管壁压力变化剧烈,该区域管壁冲刷腐蚀最为严重;弯头使流体流场更加复杂,增大了气泡溃灭的概率和弯管腐蚀速率;随着流体速度增大,管壁压力会增大,管壁冲刷腐蚀速率也随着流速增大而增大,实际应用中应选择合理的流速。     

基于HHT的气液两相瞬时流量特征分析

用科氏质量流量计测量含气介质时测量结果重复性下降,测量数据的波动性变大。测量了大量的气液两相流瞬时质量流量波动数据,基于Hilbert-Huang变换对流量波动数据进行了经验模态分解,获得了各阶固有模态函数;对固有模态函数进行了Hilbert变换,得到了时间-频率-振幅谱;分析了固有模态函数的能量分布。研究结果表明,气液两相流瞬时质量流量的波动与含气率有关,对于不同的含气率工况,固有模态函数的能量分布不同。气泡分布越均匀,测量管受力越均匀,瞬时质量流量的IMF分量波动越小,标准差也越小。较高的含气率使得测量管受力变化较大,气塞的高速流动导致测量值波动变大,标准差增大,影响测量的稳定性。不同的含气率其每个IMF分量所占的能量比例不同。含气率较小其气泡分布均匀,能量集中在高频段,且分布均匀;随着含气率的增大,气泡大小和流动速度不均,能量分布也不均。若形成稳定的大气泡和小气泡,瞬时质量流量波动则呈现出一定的周期性,能量主要集中在高频分量上。     

井筒气-液两相垂直管流的研究现状

井筒两相管流研究的主要目的是用于井筒内流体流型的划分和流型的转变与判断，其基本依据在于井筒内油气水混合物压力的分布状况；在了解了井筒混合流体的压力分布状况之后，能够为掌握油井生产规律、合理控制和调节油井工作方式及气举设计提供可靠的依据。在总结国内外相关研究成果的基础上，针对不同学者的理论模型和不同模型的适用条件，提出了相应的评价与建议。     

筛板上气液两相流操作状态的划分及其有效开孔率的测定

介绍应用以场效应晶体管组成测量电路的微金属电极探针测量筛孔通气间歇度的方法。测得通过两相流中某些点的气泡或液滴的频率,作为划分筛板上的不同操作状态的依据。提出筛板有效开孔率的计算及空塔气速对筛孔口气泡体积的影响。     

大斜度井中气液两相段塞流动力学模型分析

水平井及大斜度井中气液两相的流型变得复杂,对角度变化更为敏感,致使在直井中建立的相关测井解释模型已经不能解决其流动剖面解释问题。针对大斜度井中气水两相流常见的段塞流,从管流动力学特性出发,建立了气液段塞流动力学模型,在多相流动环路模拟实验资料分析的基础上对该理论模型进行了正反演计算。采用该模型预测了多相流动环路模拟实验环境下的持水率和水相表观速度,与实验数据进行了对比分析。计算结果与实验很好地吻合,持水率理论预测值平均相对误差为6.831 3%,总流量越大误差越小;水相表观速度理论预测值平均相对误差为13.855 1%,角度越大误差越小。     

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��Based on the theoretical analysis and the experiments on two-phase flow in laboratory, some rules of the distributions of the porosity in two-phase gas bubble flow and the velocity under laminar flow and turbulent flow conditions are obtained.The pressure drop calculation method obtained from above results can be used to accurately determine the pressure loss of two-phase gas bubble flow.     

凝析天然气两相流工艺研究

本文以三条凝析气两相流管道的生产数据为基础,通过对各种模型的分析对比,确定了适用于描述凝析气两相流的模型方程,供工程技术人员参考。     

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。