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。

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。

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。

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.

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。

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。

水平管内油水两相流动摩擦压降的试验研究

对水平钢管和有机玻璃管内油水两相流动摩擦压降的变化进行了研究 ,当含水率为18%～ 10 0 %、折算液速为 0 .6～ 2 .4m /s时 ,水平管内油水两相流的摩擦压降受含水率的影响很大 ,在同一流动条件下 ,当含水率较小时 ,有机玻璃管内流体的摩擦压降大于钢管内流体的摩擦压降 ,随着含水率的增大 ,钢管内流体的摩擦压降又大于有机玻璃管内流体的摩擦压降。这说明 ,在一定条件下 ,影响油水两相流动摩擦压降的原因 ,除了粗糙度以外 。

基于差压法的油水两相流的流量测量

利用文丘里管基于差压法来测量油水两相流的流量.考虑了油水两相流密度分布不均匀对流量测量的影响并对油水混合物密度进行了修正,建立了基于文丘里管两端差压和水体积分数的油水两相流质量流量测量模型.实验采用25和40 mm两种管径的文丘里管进行了油水两相流流量测量.当油水混合物的雷诺数大于3.0×104时,在整个油水质量比范围内流量的测量误差受水体积分数的影响较小且与管径无关,可以得到较好的测量结果.

T型集输管路油水两相流数值模拟

针对我国油田含水率较高的特点,建立油水两相均质流模型。采用有限体积法,压力速度耦合PISO算法对T型管内油水两相流动进行数值模拟,研究不同管径比对T型管路内局部阻力的影响。经计算得到T型管路内压力、速度的分布情况。结果表明,局部阻力最大的位置在主管和支管交汇处,明显大于交汇前后的摩擦阻力,而且不同管径比对交汇处的局部阻力损失影响很大,随着垂直支管管径的增大,局部阻力损失会相应增大。此外,由于交汇后的主管流量大于交汇前的主管流量,交汇后的摩擦阻力均大于交汇前的摩擦阻力。

利用符号时间序列分析法表征垂直上升管中油水两相流流型

The flow patterns of oil/water two-phase flow in vertical upward pipes were characterized by the analysis of symbolic time series based on the conductance fluctuating signals.The study showed that the symbolic sequence temporal irreversibility T fb and chi-square χ2 fb statistics had little change with oil-in-water flow pattern variations for water cut (K w) ranging from 61% to 91% but showed irregular sudden changes with transitional flow pattern variations for water cut 51%.When distinguishing the transitional flow pattern from oil-in-water flow pattern, the symbolic time series analysis method presented more unique characteristics and was a useful assistant diagnostic tool for the identification of oil/water two- phase flow patterns.

应用Coriolis流量计测量油水两相流质量流量和含水率

本文利用Coriolis质量流量计对水平管内的油水两相流的质量流量和混合物真实密度进行了实验测量,研究发现,在含水率10％-90％的范围内,Coriolis质量流量计能精确地测量油水两相流的质量流量的,相对误差在±0.5％以内;根据油水混合物的真实密度值也能较精确地确定其含水率,计算式的误差小于3％。实验管道内径为25 mm,流量1-4.2 m3/h。