碳酸盐岩缝洞型油藏流固耦合下的油水两相流动特征

为提高缝洞型碳酸盐岩油藏采收率,探究其流固耦合下的油水两相流动特性,根据不同介质中的流体流动规律,建立了Stokes-Darcy两相流体流动模型;基于有效应力原理和广义胡克定律,建立了适用于缝洞型碳酸盐岩油藏的油水两相Stokes-Darcy流固耦合数学模型;分别针对有无流固耦合的缝洞型碳酸盐岩油藏,进行了宏观和细观的油水两相流体流动模拟。研究结果表明:油藏有无流固耦合作用,其油水两相流体流动特性在基质区差异较大,在溶洞内差异较小,注水速度对缝洞型碳酸盐岩油藏的油水流动影响较大。

低含水油水两相流等效介电常数模型

电容法测油水两相流含水率在油田的地面油水计量及井中的产出剖面分层测试中都得到广泛应用。持水率(水相体积分数)的测量需要建立油水两相流持水率与传感器电容的关系,为此需要建立混相等效介电常数与持水率的理论模型或经验模型。由于油井采出的地层水以及地面实验室标定所用的自来水在低频和中频时均具有良好导电性,因此,单纯考虑介电性而不考虑导电性会对持水率测量的准确性产生显著影响。基于电介质极化的有效电场理论,在低含水且油水状态为精细泡状流条件下,将水视为良导体,建立了油水两相流等效介电常数模型。按此模型,油水两相流的等效介电常数只取决于持水率和油相介电常数,与水相介电常数以及水相电导率无关,初步实验验证了模型正确。该研究对于油为连续相时油水两相流的含水率传感器的设计和现场应用具有重要意义。

基于电导法的油水两相流持水率测量系统设计

针对传统电导法测持水率存在测量电路复杂的问题,设计了一种精简可靠的油水两相流持水率测量系统。该系统使用分压电路检测电导传感器的电压信号,并通过精密全波整流电路将该信号转换成与持水率相关的直流信号,简化了测量电路。同时结合多路复用模块与传感器阵列实现了对持水率的多点检测,提高了检测范围。实验结果表明:该系统的输出电压与持水率之间展现出良好的相关性,当持水率为50%~90%时,灵敏度至少可达0.021 V/%;当持水率为90%~100%时,灵敏度达到最大值0.131 V/%,表明其在高含水状态下持水率检测具有较好的适用性。

基于四电极电磁流量计的水平井油水两相流实验研究

在水平井油水两相流测量中,传统的两电极电磁流量计在流量1~40 m^(3)/d时测不到准确的流量数据。为扩大其适用范围,研发了四电极电磁流量计。该流量计由2个呈90°交叉排列的两电极电磁流量计构成,在油水两相流模拟水平井中,采用全集流方式进行流量测量实验。结果表明:四电极电磁流量计解决了在流量1~5 m^(3)/d、含水率90%以上时两电极流量计因传感器在油相中而得不到准确流量数据的问题;在流量5~40 m^(3)/d、含水率80%~90%时解决了流量测量值波动较大的问题。与两电极电磁流量计相比,四电极电磁流量计扩大了测量范围,提高了测井成功率和测量精度。

基于改进ORB算法的油水两相流油泡匹配方法

ORB算法能够快速匹配油水两相流中的油泡。相比SIFT算法和SURF算法,ORB算法拥有无可比拟的速度优势。然而,ORB算法匹配油泡的过程中,存在油泡匹配准确率低、角点提取速度慢、角点数量少等缺陷,降低了油速测量的准确度。为提升油泡匹配准确率和油速测量准确度,对ORB算法进行如下改进:角点提取方面,通过Shi-tomasi角点响应算法替代Harris角点响应算法,加快角点提取速度;通过对角点之间最小距离d值的探索优化,确定最佳d值,使Os区域,即油水两相流图像中不明显油泡所在的区域,能有效提取到角点,增加角点数量,同时优化角点分布。油泡匹配方面,在RANSAC算法基础上,融入GMS算法,进行RANSAC-GMS双重去除误匹配对,提高油泡匹配准确率,最大限度保留正确匹配对,提升正确匹配对数量。实验结果表明:改进的ORB算法在提取角点耗时上缩短至原始ORB算法的37%;角点数量是原始ORB算法的1.9倍;正确匹配对数量是原始ORB算法的2.3倍。改进的ORB算法提高了油泡匹配准确率。最后,基于改进的ORB特征点匹配的PTV算法对油速进行测量,实验结果表明油速测量准确度达94.0%,提升26.5%,能够用于实际油速测量。

油水两相流弯管内流动特性模拟研究

弯管在输油管道中较为常见,多相流在突遇弯管时,易使流体的速度与压力发生突变,严重影响管道的安全输送。采用标准k-ε模型,运用fluent软件进行仿真计算,模拟分析水平弯管内油水两相流动特性,研究不同油黏度、不同油水比例及不同流速度下的油水流动规律。结果表明:弯管内最大压力分布在外侧,最小压力分布在内侧;最大流速分布在弯管内侧以及弯管后直管段外侧。另外,弯管压降随原油黏度、原油含水率及流体入口速度的增大而增大,管内的最大流速与原油黏度以及流体入口速度成正相关,与原油含水率成负相关。

水平管油水两相流摩擦阻力特性实验研究

本文对水平管内油水液液两相流的摩擦阻力压降特性进行了实验研究。水平管实验段由有机玻璃管制成,内径为40mm。根据油水两相流流型的不同,通过建立物理模型或对实验数据的整理得到了各种典型流型下的摩擦阻力压降计算式。揭示了摩擦阻力压降随混合物速度和体积含水率等的变化规律。

电磁法测量高含水油水两相流流量实验研究

用内流式电磁流量测井仪采用集流方式在油水两相流模拟井中进行了流量测量及标定实验。在集流的条件下高含水率时内流式电磁流量计的流量测量结果不受含水率变化的影响,并与清水中的标定结果无明显差别;在高流量高含水的垂直井中进行流量测量时,用该仪器在清水中的标定结果计算油水两相流中的测量流量,其误差在±5%以内。现场应用试验显示电磁法测量高含水油井的流量具有重复性好、准确可靠的优点。模拟井实验及现场应用试验表明电磁法在集流条件下可应用于测量高含水条件下的油水两相流流量。

垂直上升管中油水两相流流型表征

在含水率 5 1%～ 91%、油水两相流总流量 10～ 6 0m3·d-1范围内 ,对垂直上升油水两相流流动工况的电导波动信号进行了分形及混沌时间序列分析 .当含水率为 6 0 .5 %～ 91%时 ,所提取的分形维数及吸引子相关维分别在 1.0 0 6～ 1.6 31及 4.30～ 6 .77之间 ;当含水率为 5 1%或 5 1.5 %时 ,所提取的分形维数及吸引子相关维分别在 1.17～ 1.75 8及 5 .46～ 7.0 5之间 ,且分形维数及混沌吸引子相关维数随总流量呈不规则突变 ,并与复杂功率谱特征及流型图上的过渡流型相对应 ,表明了分形维数及混沌吸引子相关维数对油水两相流流型变化具有敏感的“指示器”

基于Kolmogorov熵时间序列分析的垂直上升管中油水两相流流型表征

采用一种基于广义熵概念的Kolmogorov熵计算方法来提取时间序列的复杂性特征 ,进而对油水两相流流型进行表征 ,用Mackey Glass方程作算例验证了该复杂性特征提取方法的可靠性 .在此基础上对油水两相流实验电导波动信号的Kolmogorov熵表征结果进行了分析 ,指出Kolmogorov熵对流型转变的敏感性 ,并且发现其结果与先前研究的时间序列电导波动信号功率谱复杂性特征及分形和混沌表征结果较好地对应和统一 ,表明了Kol mogorov熵对油水两相流流型变化具有敏感的“指示器”特性 .

井间干扰对油水两相流数值试井曲线的影响

井间干扰会对试井曲线的影响非常大。本文用数值试井方法研究了井间干扰对试井曲线的影响,采用PEB I网格技术,给出了在PEB I网格下油水两相流动控制方程的离散形式,并耦合了井筒存储和表皮系数公式,得到了压力降落数值试井问题的产量模型。对三种井部署情况经数值试井模型计算并对比发现,双对数曲线的早期段保持一致,由于干扰井的影响,中后期段变化非常明显,干扰井越多,测试井压降越快,试井曲线上抬幅度越大。

水平井油水两相流型测量实验

为了考察生产测井仪器测量对于水平油井内的流体分布影响,利用柴油和自来水作为实验介质,在多相流动模拟实验装置上进行了油水两相水平流动测量实验。通过实验测量和观察,油水两相的分布可分为4类:水平层状流和波状流、水平泡状流、水平沫状流和水平乳状流。利用实验数据绘制出流型图,建立了流型转换的关系式,可以在油水两相流动测井条件下识别和预测流体的流型。

基于Hilbert-Huang变换和支持向量机的油水两相流流型识别

针对油水两相流的测量难题,利用文丘里管对水平管内油水两相流流型进行了研究。基于差压波动信号,提出了Hilbert-Huang变换与支持向量机相结合的流型识别方法。首先计算差压波动信号的均方根,并对其进行归一化处理后作为表征流型的特征向量之一;然后对差压信号进行Hilbert-Huang变换,利用经验模态分解后的多分辨率特征,提取第一层和第二层的能量比作为表征流型的另外两个特征向量;最后利用训练好的支持向量机进行流型识别,对分层流型及分散流型取得了较好的流型识别效果。如果将流型识别与推导得到的文丘里油水两相流流量测量模型相结合,可以较好地实现油水两相流的流量测量。

125mm垂直圆管中油水两相流流型辨识研究

在模拟井实验的基础上 ,通过直接测量方法 ,对 12 5 mm垂直圆管中油水两相流流型进行了重新划分 ,给出了垂直圆管中油水两相流流型的过渡边界 ,建立了用流量法和持水率法判别流型的标准 ,通过实验发现 ,小直径管中的流型划分结果不能成比例地应用到大直径管中 ,而且划分标准或界限也不能按比例放大或缩小。应用混沌分析方法 ,对油水两相流流动的持水率测量信号进行相空间重构处理 ,计算出不同流型下的分形维数和关联维数 。

水平管内油水两相流流型的实验研究

利用白油和自来水作为实验介质,在内径为26.1mm、长约30m的水平不锈钢多相流实验环道上进行了油水两相流实验。实验中进行了流型测量和观察,观察到7种油水两相流型,分别属于分散、分离和分散分离混合流型。对油水两相流型及流型间的转化作了仔细的描述,根据流型特征进行了流型划分。

水平T型管中油水两相流流动数值模拟研究

针对我国稠油油田较多和油田含水率高的特点,运用VOF多相流模型对地面集输管网中较为常见的水平T型管内油水两相流流动进行数值模拟。给定条件下中质稠油含水率为80%,流速1.5m/s,模拟结果为油水两相流属于水包油型分散流型,水作为基本相,油为分散相。分支前主管段内压力值以300Pa/m的速率线性减小,分支处主管段内压力值有所增大,而后随着流动线性减小,分析了支管段内油水两相流的压力降机理。研究结果对于优化管网结构、合理设计管道参数、管道腐蚀与防护具有重要作用。

用于油水两相流流量测量的分流式电磁流量计

介绍了应用于油水两相流流量测量的分流式电磁流量计的结构及分流方法,并用分流式电磁流量计在油水两相流模拟井中进行了流量测量及标定实验。实验数据分析结果表明,分流式电磁流量计可以应用于高含水油水两相流的流量测量,与未采取分流设计的电磁流量计相比,采取分流测量的方法能有效地降低电磁流量计的流量测量下限,拓宽了含水率应用范围;采取分流设计后,低流量低含水时的仪器响应波动变小,流量测量相对误差变小,更有利于流量的测量。该研究为电磁流量计在油水两相流流量测量中的应用奠定了基础。

相渗曲线对油水两相流数值试井曲线的影响

地层岩石相对渗透率的变化会影响地层中油水的流动,因此对试井曲线形态的影响也很大。用数值试井方法研究了不同相渗曲线对试井曲线的影响,采用PEBI网格技术,给出了在PEBI网格下油水两相流动控制方程的离散形式,并耦合了井筒存储和表皮系数公式,得到了压力降落数值试井问题的产量模型。不同相渗曲线经数值试井模型计算并对比发现,油相相对渗透率的降低或增加,引起地层压力变化的幅度及速度也增加或降低,因此试井曲线也相应地上抬或下掉。对油田的生产具有指导意义。

油水两相流相含率的软测量方法

对垂直上升管中油水两相流流动测得的电导波动信号,从时频域内提取了11个反映油水两相流流动特性的特征量.频域内特征量提取采用了语音信号处理中的线性预测方法,时域内特征量提取采用了时间序列统计分析方法.将这些特征量作为人工神经网络的输入量,在总流量10～60 m3·d-1及含水率51%～91%范围内,采用基于Levenbery-Marquardt算法的BP人工神经网络作为相含率预估模型,较好地实现了油水两相流含水率预测,为两相流相含率测量提供了一种新的软测量途径.

突变管段油水两相流的流动模拟

利用FLUENT软件模拟了油水两相流在突变管段中的流动,结果表明,在管径突变段管内流体的压力、速度有明显变化,且变化程度受到流体中油相含量的影响。通过模拟得到了油水两相流处于不同油相含量时在突扩管和突缩管中的流动规律,可为油水两相流输送管道的生产运行提供必要的参考。