基于双锥流量计的气液两相流量测量方法研究

为研究气液两相分相流量测量方法,参考已有的双锥式流量计的研究,设计等效直径比为0.75,前后锥角均为45°的双锥式流量计,结合CFD仿真与流体实验进行新型气液两相流量测量模型研究。基于单相流量测量理论,结合压差比、L-M常数以及气相弗洛德数等参数,建立气液两相分相流量测量公式,通过CFD仿真试验对流量测量公式中的未知参数进行标定,并结合流体实验对测量模型进行误差分析,结果显示在多种流形流态下如分层流、段塞流、波浪流等,测量误差均能维持在5%~8%之间,误差较小、测量稳定,本文可为差压式流量计和双锥式流量计研究提供一定的参考。

气液质量流量比对气泡雾化喷嘴燃烧特性的影响

利用Dual PDA对气泡雾化喷嘴出口下游的喷雾两相流场进行了诊断与分析,发现气液质量流量比对液雾颗粒群速度分布的影响不大,只是轻微地改变了雾化锥角,但是随着气液质量流量比的减小,雾化颗粒平均直径却有所增大.通过对液雾火焰的照片进行分析后发现,气液质量流量比对火焰长度影响显著,在小气液质量流量比下,液雾颗粒需要更长的时间、更大的空间才能燃尽,因此火焰明显被拉伸.利用TESTO350烟气分析仪对烟气成分测定的结果显示,气液质量流量比对一氧化碳、碳氢化合物等不完全燃烧产物具有显著的影响,在小气液质量流量比下,存在明显的不完全燃烧现象,同时氮氧化合物与二氧化硫的生成量有一定程度的增加.

大液气质量流量比双通道气流式喷嘴雾化滴径

在气流式雾化过程的有限随机分裂模型基础上,结合液滴分裂时间和液滴运动规律,分析了大液气质量流量比同轴双通道气流式喷嘴的雾化过程,得到了Sauter平均直径(SMD)的一般表达式.实验结果表明,得到的SMD的关系式的形式是合理的,通过实验确定相关模型参数后,可以用来预测大液气质量流量比条件下同轴双通道气流式喷嘴的雾化性能.

一种热式气液流量测量技术的仿真与研究

依据能量守恒原理和流量测量原理,提出了一种新型热式气液质量流量的测量方法,并基于方法设计了相应的热式气液质量流量计。对其进行数值模拟,研究了流量计在不同流速下的温度分布情况,分析和比较了不同流速下的导热杆上下端温度传感器的温差值,获得了适用的量程值。最后,对流体管内湍流换热过程进行分析,并对测量方法进行了测量精度的定量分析,分析结果显示其测量精度可达到98%,符合工程应用要求。计算结果为该热式气液质量流量计的设计、优化、定型提供了重要的参考依据。

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降。在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主。研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大。

基于时变时间序列分析的凝析天然气流量计量

凝析天然气的各相流量是监测、控制气井和气藏动态特性的主要依据.为了研究分相流量,采用一种新的软测量技术,开发出一种在线计量的多相流计量系统。首先对差压信号进行小波模极大值去噪;建立时变AR模型提取相关特征值,研究特征值与气液两相流流量之间的关系,采用RBF网络预报气液分相流量。

空气雾化喷嘴雾化机理及影响因素实验分析

为分析空气雾化喷嘴雾化特性,采用一次雾化和二次多级雾化理论得出影响喷嘴雾化性能的主要因素,设计喷嘴雾化实验分析各因素对喷嘴雾化性能的影响。研究结果表明:空气雾化喷嘴的雾化特性受喷嘴的水流量、气流量、气压和水压影响;水流量随着水压的增大而增大,随着气压增大而减小,气流量随着气压的增大而增大,随着水压增大而减小,气液流量比(Qg/Ql)与液气压力比(pl/pg)存在幂函数关系,指数为?1.09;随着喷射距离的增大,一次雾化向二次雾化转变直至雾化结束,对应的雾滴粒径由大变小再变大,随水压的增大,雾滴粒径呈现出“增大—减小”的变化规律,随气压的增大而减小,最佳的液气压力比为0.8~1.0,对应的最佳气液流量比为115~146;雾滴粒径D50与pl/pg存在三次函数关系,由函数关系可知喷嘴雾化后的雾滴粒径理论上的最小值为18.23 μm,验证了喷嘴雾化最小粒径的存在,但在实际应用中该最小粒径无法实现。

产水气井油管隔热保温技术研究与应用

产水气井在高压、低温条件下容易生成水合物而堵塞井筒和采气管线,通常采用注甲醇来实现解防堵的目的,但注甲醇解防堵工艺存在甲醇有毒、含醇污水处理工艺复杂和运行成本高等诸多弊端。为此,创新采用井下隔热保温组合油管代替单一普通油管用作生产管柱来提高井口流体温度、避免井筒堵塞。研究表明:(1)研制的井下隔热保温油管,减少了地层能量沿井筒热损失,可有效提高井口流体温度,实现了防治水合物生成的目的,同时井下隔热保温油管与常规油管配合使用,可在一定程度上降低采气成本;(2)对隔热保温油管的敏感性分析表明,井下隔热保温油管下入深度越大、导热系数越小,井筒保温效果越好,且井下隔热油管下入深度对井筒温度的影响要远大于其导热系数。现场应用表明:东胜气田Y井采用井下隔热保温油管后,井筒流体升温明显,井口流体温度提高了近30℃,有效防治水合物生成,能够满足气田环保开发需求,为产水气井提供了一种环保型水合物防治新方法。

新型气体雾化燃油喷嘴的实验研究

对新型气体辅助雾化喷嘴特性进行了初步实验研究。利用马尔文粒度分析仪测量喷嘴在不同工况下达到的雾化粒度。实验结果表明雾化压力和气液流量比对雾化粒度有明显影响 ,而喷嘴直径几乎对之无影响 ,液体流量测量结果说明喷嘴的流量系数很低。此项研究为燃油喷嘴的开发。

产水气井井下节流技术应用条件分析

井下节流工艺作为一项低成本清洁采气技术,广泛应用于气田开发。但是东胜气田普遍产水,且液气比相对偏高,由于对井下节流技术应用条件认识不清,造成高液气比气井采用井下节流工艺后出现积液减产、水淹停产现象,影响了产液气井的连续稳定生产。通过分析井筒携液能力影响因素,发现气井压力越高、产气量越大、产液量越低,节流器下深越大、井筒携液能力越强。重点从排液角度出发,首次建立了一种考虑气井产能、举液能力和临界携液能力的井下节流技术应用条件识别方法,新方法符合率达95.8%,有效弥补该领域的理论研究空白。并以此为基础提出东胜气田井下节流技术应用条件,即要求气井井底压力大于7 MPa、产气量大于5 000 m^3/d、产液量低于5 m^3/d或最佳液气比低于2 m^3/10~4 m^3。现场应用表明,产水气井在井下节流+增压外输条件下防堵和排液效果明显,生产时率达99.2%,实现了产水气井清洁稳定生产。

大牛地气田压裂水平井合理动态配产优化研究

大牛地气田压裂水平井现有配产方法存在定产降压期配产气量远高于临界携液气流量、定压降产期配产气量低于临界携液气流量等问题,导致气井在生产过程中出现产量和压力递减快或井筒积液、水淹,严重影响了产水气井生产效果。考虑水平井有限导流、多段压裂缝间干扰及水平段变质量流特征,建立了压裂水平井气水两相温度、压力和产能耦合预测模型,评价表明,模型预测水平井流入流出生产动态与实际较吻合。以此为基础提出压裂水平井合理动态配产,即下限值取临界携液气流量值,上限值取流入流出曲线法与无阻流量法得到的合理产气量最小值,并给出了DPS-5井合理配产范围为1.76×10~4m^3/d～2.56×10~4m^3/d,对现场生产具有一定指导意义。

外混合喷嘴液相孔尺寸对雾化性能的影响

借助"冷模"实验,以甲醇制丙烯(MTP)反应器外混合式雾化喷嘴为研究对象,分别选用N_2和H_2O为实验模拟介质,考察了液相孔结构与气液质量流量比(G/L)对雾化粒径分布、雾化角和雾化覆盖直径的影响规律。实验结果表明,当G/L=12.19、截面积比为0.022 3时,雾滴对应特征中值直径和最大直径分别为16.75μm和60.81μm,雾滴粒径分布介于5.49～40.89μm之间,雾化角达12.2°;且覆盖直径随着截面积比增大而略有增加,当液相通道内径为1.0 mm、液相环隙通道外径为12.22 mm和气相环隙通道内径为13.34 mm时,喷嘴对应覆盖直径达720 mm。

基于PIV的气动式细水雾流场研究

为探究不同气压下气动式细水雾流场的形态变化,分别使用质量流量控制器和粒子图像测速(PIV)技术,测定气动式双流体细水雾喷嘴气液质量流量比(GLR),分析气体驱动压力0.1~0.3 MPa范围内的水雾流场特性。结果表明:在0.1~0.4 MPa的氮气压力下,气动式双流体细水雾喷嘴的无量纲GLR值与氮气压力呈现线性增长关系;GLR会影响喷嘴内部两相流的特性、液体破裂的机制、液滴动力学以及最终的液滴尺寸分布;当气体压力从0.1 MPa增长到0.3 MPa时,平均雾化锥角从55.02°收缩至27°,水雾粒子的主要速率区间从0~5 m/s增长至0~12 m/s;涡旋处的平均涡量从166.50281 s^-1增长至671.19126 s^-1,且水雾粒子气团的涡旋结构均呈现逆时针转动现象。

精馏塔物料流量仿真设计新探索

某企业运用真实流量控制与虚拟流量控制相结合的设计新思路巧妙地解决精馏塔气液物料流量仿真难题,使半实物化工厂冷模特性与实际生产的各物料流量特性相吻合,实现半实物化工厂的精馏塔运行特性的高真仿真。

生物质热解油喷雾特性试验

采用相位多普勒粒子分析仪,研究生物质热解油喷雾特性,考察气液质量流量比对液滴平均直径的影响,并与0号柴油和生物油/乙醇混合燃料的喷雾特性进行对比。结果表明:生物油的索特平均直径沿着轴向距离的增加呈先减小后增大的趋势,沿着径向不断增大;随着气液质量流量比的增加,液滴的平均直径不断减小,但减小趋势变缓;柴油雾化性能最好,生物油最差,添加乙醇能增强生物油的雾化性能。利用试验数据拟合得到生物油索特平均直径的经验公式,拟合值与试验测量值吻合良好,为生物油燃烧喷嘴的设计和运行工况的优化提供了参考。

文昌油田群海底管线段塞流试验研究

为消除严重段塞流对设备及油田生产的影响,以文昌油田群第二条输送线路为研究对象,建立模拟试验装置,对海底管道多相流的流动状态及参数变化等进行试验研究,分析了出现的各种流型特征。针对空气-白油(LP-14)-水多相流的流型图,研究了流型变化的机理,给出了严重段塞流发生的条件,并在此基础上分析了严重段塞流发生周期循环过程以及流动的周期长度、液塞长度、气液流出速度与入口气液流量的关系。研究结果表明:长液塞流出上升管时的速度会有一个突跃,对出口阀门以及捕集器等设备的冲击非常大;长液塞长度随着气相折算速度的增大而减小,随着液相折算速度的增大而增大;下倾角会加强严重段塞流,使段塞周期延长;在空气-水-油三相中,由于油的黏度和油气的强烈混合等因素导致油气水三相严重段塞流更加复杂;随着液相黏度的进一步提高,严重段塞流已经不易发生,若发生则其流量区域也明显减小;采用出口节流阀能有效控制严重段塞流的发生,但是1%的阀门开度会对出口节流阀性能造成巨大的影响,使其更加容易被破坏。研究结果可为进一步探索合理可行的消除严重段塞流的方法提供参考。

国内在线不分离式多相流量计技术现状

在线流量计在中国各油气田应用广泛,存在测量结果的不确定度偏高、相含率受含气量影响显著、测量准确度受管径限制等问题。通过调研在线流量计在中国的应用现状,确定了其测量不确定度偏高的两类因素,并在此基础上分析了近5年国内外在线流量计专利的优势及特征。结果表明:造成在线流量计测量结果不确定度偏高的因素主要为测量原理与方法中多处使用了计算模型或经验方程式,以及多相流组成变化等。研究成果可为今后在线多相流量计测量准确度的提升提供参考。

螺旋段塞流捕集器的设计与优化

段塞流捕集器是油田地面集输工程中至关重要的设备,其运行性能对保障下游设备内气液流量的稳定具有重大影响。针对液体携带的强动能会对设备内件产生撞击、造成下游设备内液面波动过大等问题,提出螺旋段塞流捕集器设计方案,结构型式以螺旋分配器、聚结板、导流板、折流板为主要部件。采用计算流体动力学模拟软件FLUENT,基于双欧拉模型,考察螺旋分配器的消能效果和螺旋段塞流捕集器的流动过程。针对介质流速过大(9 m/s)时仍有较大残余动能,提出为螺旋分配器加筛型盖板,将聚结板改为稳流板的优化措施。优化后,气相经过气体稳流板,具有残余动能的液相进入液体稳流板,气液两相均得到较好的稳流效果,较大程度上解决了混输段塞流对油气集输运行设备的影响,提升了油气勘探开发过程的安全性。