基于双流体模型的管内气液两相流稳态计算方法

基于双流体模型的理论稳态综合水力学模型编制了模拟程序,发现持液率的微小波动将导致求解的压力、流速等结果严重偏离准确值。为避免持液率对求解结果的影响,提出了一种简化的计算模型,并将该模型计算结果与试验数据进行了对比,结果表明,模拟结果与试验数据有很好的吻合。

分离涡方法模拟浓淡气固射流两相非稳态流动特性研究

利用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)这一新型湍流模拟技术对撞击式浓淡燃烧器内部和出口射流的气固两相流动结构进行了模拟,获得了浓淡燃烧器出口射流的旋涡拟序结构,模拟了射流出口旋涡生成、发展和脱落的规律。对于颗粒场,应用了Lagrangian方法跟踪颗粒运动,获得了浓淡燃烧器出口射流中不同Stokes数颗粒在射流流场旋涡拟序结构作用下的运动扩散规律。结果表明,射流外边界处的大涡是引起浓淡侧小颗粒相互混合的主要因素,而煤粉气流中Stokes数大于1的颗粒在射流中基本不会发生浓淡混合现象,燃烧器下游的浓淡分离效果可以在较长的距离内得到保持。

两相介质饱和土三维非轴对称稳态响应分析

用积分变换方法分析饱和土三维非轴对称波动方程 ,用刚度矩阵方法分析层状饱和土三维非轴对称稳态响应。以数值算例对比分析了单相土介质与两相饱和土介质三维非轴对称稳态动力响应。分析中未引入势函数及传统的Helmholtz分解 ,推导过程及解答均非常简捷 。

某水池造流系统两相流与稳态数值模拟对比研究

以实际水池造流系统为例,采用两相流瞬态模拟对水池内的速度场进行了模拟,并将结果与单相流的简化模型进行了对比。结果表明:无滑移壁面和无剪切力壁面两种方法的模拟结果较其使用两相流方法分别小10.8%和5.7%。另外,水池中的流态发展将会产生漩涡,并影响出流的角度,而这一过程需要一定时间才能达到动态平衡。

致密油藏体积压裂直井非稳态压力分析

针对致密油藏开发特征,基于拉式空间变换,建立了直井体积压裂非稳态压力分析模型,并对影响非稳态压力动态传播的相关参数敏感性做了分析。结果表明:整个渗流过程包括6个阶段,即:线性流、复合边界流、过度流(双重介质裂缝系统径向流)、基质与裂缝间窜流、整个渗流系统径向流、封闭边界流;导压系数比越大,前期压力传播越快,相同生产时间内井控面积越大;裂缝传导率比越大,整个生产期的压力下降都很显著,井控面积会迅速增大;储容比影响过渡流及窜流阶段非稳态压力传播,储容比越小,窜流越剧烈;窜流系数对窜流阶段井底压力传播有影响,窜流系数越小,窜流发生的越晚;改造半径越小,单井泄流越小,越早出现封闭边界流特征。研究成果为致密油藏直井体积压裂后裂缝及储层属性参数解释提供了理论依据。

低渗砂岩非稳态相对渗透率曲线计算的修正方法

大量的岩心相对渗透率实验表明,低渗储层岩心的相对渗透率测定实验是比较困难的,由于低渗储层岩心孔喉尺寸小,油水在其中的流动相当复杂,岩心出口端流动呈非连续流动,使得产量数据的记录误差较大。根据这样的数据计算出的相对渗透率曲线就会出现很多异常情况,所以有必要对产量数据进行校正。本文根据束缚水饱和度、残余油饱和度、总产液量保持不变对产油量曲线进行光滑处理。本文对非稳态法测得的油水相渗进行了修正,使得修正后的相渗曲线可以用于数值模拟等计算。

一种新的高温高压气藏二项式产能方程——考虑产束缚水、应力敏感及非稳态压力校正

南海西部海域部分高温高压气藏探井产能测试过程中,出现气水同出,压力恢复慢等现象,利用传统分析方法得到的二项式产能方程斜率为负,难以准确评价气藏产能,制约了该类气藏后续产能建设。本文根据南海西部高温高压气藏测试情况,考虑了产束缚水条件下气水两相渗流对产能的影响,并引入考虑应力敏感的物质平衡方程来进行测试期间非稳态压力校正,建立了高温高压气藏产束缚水条件下考虑非稳态压力校正及应力敏感的二项式产能方程,利用该方法可以反算出不产水时的储层真实产能,以此来进行高温高压气藏产能的正确评价,开发实践表明,本文建立的产能评价方法可靠,并有力推动了南海西部海域部分高温高压气藏开发。

临兴先导试验区致密气井非稳态模拟生产分析研究

临兴先导试验区致密气井受井下封隔器限制,油套压差无法判断井筒是否积液,且井底流压等关键参数难以获取,导致现场排液措施滞后,气井积液井数占比超过70%,严重影响气井正常生产及经济效益。常规的稳态生产分析忽略了井筒内瞬态流动影响,无法实时判断致密气井是否出现携液问题。针对上述问题,采用瞬态流动分析方法进行致密气井筒非稳态模拟,并修正油藏参数水气比(WGR)等基础数据,获得致密气井实时生产数据下井底流压等关键参数,与现场气井实测流压、流温数据进行对比,并验证适用性;以此为基础,预测井口气液两相流流态,判断致密气井筒能否正常携液。分析研究结果表明,该方法计算结果可靠,具有很强的实用性,对现场生产排液措施时机选择具有指导作用,可为临兴致密气田生产分析提供借鉴。

致密砂岩气藏气水两相渗流规律影响因素分析

致密砂岩气藏在我国的储量丰富,分布也很广泛,相较于致密砂岩气藏丰富的资源储量,我们对于致密砂岩气藏的开采能力却相当不足。这是由于致密砂岩气藏孔隙细小、喉道狭窄、储层中含水高使得气–水两相的渗流特征十分复杂,影响了致密砂岩气藏的开发效果。本文进行了致密砂岩岩心的室内物理模拟实验,分析了物性、围压、温度和驱替压差对气–水两相渗流的影响,得到的主要结论如下:1) 非稳态气–水相渗实验与其他物理模拟方法相比更加简单,便于操作。2) 岩心的物性差,其束缚水饱和度会相对较大,气相和水相渗流能力相对较差;岩心受到的围压增大,岩心中的束缚水变得更多,两相渗流能力下降;岩心所处环境温度上升,岩心中的束缚水会变少,气相流动能力下降,水相则相反;驱替压差增大,岩心中更多的水被驱出,束缚水减少,两相渗流能力增强。3) 归一化处理后的相渗曲线可用于计算区块的含水率。

毛细抽吸两相流体回路(CPL)的启动特性研究

分析了毛细抽吸两相流体回路（CPL）的启动过程，对蒸发器提出了物理模型和数学模型．将启动过程中蒸发器内毛细芯的传热过程看成是非稳态导热，对蒸发器壁采用集总参数法，应用能量守恒原理进行了分析求解，得到了CPL启动过程中蒸发器壁面温度随时间的变化规律．在建成的CPL3工程模型实验台上进行了实验，实验结果与理论值符合的较好．

引水隧洞施工通风Euler-Lagrange两相流大涡模拟

目前,地下通风两相流研究主要集中在矿井巷道通风且研究多采用雷诺时均法,无法准确获取湍流瞬态信息以及尘粒在湍流脉动影响下的瞬时运移规律.本文基于分子动理学理论,建立考虑热交换的三维非稳态EulerLagrange两相流颗粒轨道大涡模型,实现了对引水隧洞施工通风两相流的大涡数值模拟,揭示了引水隧洞风流场瞬态发展机制及颗粒在大涡结构影响下的运移规律,并验证了模型的准确性.运用该模型模拟某水电站引水隧洞施工通风排尘过程,结果表明:大涡模拟能捕捉到湍流脉动细节,结果较雷诺时均法更接近实际;通风可有效降低工作面附近温度;颗粒分布由初始的颗粒簇逐渐弥散,最终对隧洞全断面造成污染;通风3,700,s后,绝大多数颗粒从隧洞出口排出.

低温气液两相流数值计算

低温工质两相流动在很多场合都存在 ,研究深冷剂在两相流动时参数的分布有着很重要的作用。文中采用一维均相流模型对液氮循环流动过程进行稳态数值模拟 ,得到了循环流动过程中液氮含汽率、压力和温度沿管程方向的分布情况 ,并对由于不同回路条件引起的不同结果进行了分析。

油气混输管道段塞流稳态计算模型

在石油工业中油气混输管道中的段塞流的水力计算一直是多相流管道稳态工艺计算中的难点。在总结国内外相关研究成果的基础上提出了一种基于段塞流结构参数的计算方法。计算结果表明,该模型能够对段塞流的压力梯度进行模拟,在油气混输管道的水力计算方面具有实用价值。

基于稳态流动的间歇气举参数设计新方法

间歇气举时随着开采的进行,地层和井筒参数是变化的,此时间歇气举生产参数也应发生相应变化,但这种变化大多通过图版查询,步骤复杂,简易参数设计方法还很欠缺。文章通过间歇气举生产时液面、时间、压力、流量及注气量之间的关系建立了流动方程,以最大产量为目标得到间歇气举注气量、注气时间、注气周期等生产参数最优解算法,同时利用OLGA软件进行了算法准确度校核,研究成果对间歇气举现场参数设计具有一定的理论指导意义。

基于多因素的煤储层气水两相非稳态流入动态评价方法及应用

煤层气开发中,流入动态是制定合理排采制度的重要依据,能够最大化延长稳产时间,提高最终产量。针对目前无井底压力与多因素的显式方程来评价非稳态流入动态的问题,采用理论推导和多因素拟合方法,建立了井底压力与时间、应力敏感系数、表皮系数、总产量、启动压力梯度的显式计算模型,同时结合生产数据对模型进行验证,并对井底压力的影响因素进行分析。结果表明,从初始生产阶段到压力稳定阶段,所建模型的准确率可达82.3%~94.76%,可有效评价多种因素对产量和井底压力的影响程度,为优化排采制度提供了技术支持。

充气钻井环空弹状流稳态流动模型与实例验证

国内外针对弹状流(段塞流)管流的力学模型研究很少,且计算误差较大,无法应用于钻井工程。为此,针对充气钻井开展环空气液弹状流稳态力学模型研究,可准确预测和设计井筒流体参数。首先,借鉴国外研究成果,对钻井气液两相管流型态进行描述分析,推导出环空弹状流与泡状流的转换判别关系式,认为环空充气钻井液主要出现泡状流和弹状流两种流型,且充气钻井井深小于300 m的环空内为弹状流。然后,建立环空弹状流单元的物理模型,并对其流动参数进行解析计算。依据管流机械能守恒定律,建立充气钻井环空弹状流稳态力学模型,并给出数值解法。通过两井连通充气钻水平井(DNP02井)的实钻模拟,计算出的环空流动参数与现场实测数据非常吻合,误差小于5%。证实模型的理论体系完整,计算结果满足钻井工程需求,具有很好的通用性。

天然气凝析液长距离管道稳态水力热力计算

针对长距离天然气凝析液管道输送相间质量、动量和能量传递等问题,基于多相流及化工热力学理论,建立稳态条件下水力热力计算方法.结合两相管流的机理模型与相平衡计算,采用简化的能量方程,耦合水力热力,通过逐段循环迭代确定压力、温度、持液率等.通过闪蒸计算,得到指定温度、压力的气、液组成.利用简化的Barnea流型判别方法判断流型,由各流型下的流动机理模型计算相应的摩阻,持液率及气、液相速度.管道模拟结果表明:文中求解方法稳定可靠;精度与现场数据接近,能够满足大型管道工程需要.

自吸泵自吸过程气液两相流数值模拟分析

自吸泵的自吸过程是一个很复杂的气液两相混合流动与分离过程。本文利用非稳态数值模拟方法模拟自吸泵自吸过程,初始条件为进水管及出水管含有部分空气,然后估算自吸时间。模拟结果表明:泵吸气和排气主要集中在自吸初期,期间叶轮入口和泵出口气含率最高分别可达62.4%和45.3%;叶轮入口气含率变化较泵出口气含率变化剧烈;此外,叶轮与导叶间隙对自吸性能有影响,间隙与自吸时间呈负相关变化,说明较大的间隙有利于泵的自吸。

异常高压气藏气水两相流井产能分析方法

提出了综合考虑气水两相渗流能力变化、储集层与流体的弹性驱动能量和应力敏感引起的储集层物性变化等因素的异常高压气藏气水两相流井产能分析方法,并结合实例分析了各因素对产气量的影响。基于广义达西公式和质量守恒定律建立了考虑储集层应力敏感和气水两相渗流能力变化的稳态及非稳态渗流数学模型,推导了相应的产气量方程。实例分析结果表明:储集层含水率上升造成气相渗流能力减小,导致产气量降低,在气水两相流井产能评价过程中不能忽视气水两相渗流能力变化对产气量的影响;生产压差较小时产气量随储集层应力敏感性增强变化不大,而生产压差较大时产气量随储集层应力敏感性增强显著减小,对于应力敏感性气藏,初期生产压差不宜过高。

运用CFD-DEM耦合模拟计算离心泵内非稳态固液两相流动

对于泵内固液两相流数值模拟,一般方法是将固体颗粒相视为拟流体,采用多相流的CFD方法进行计算,但这难以体现固体颗粒形状大小、碰撞、凝聚和分离等特性。本文以工程中常用的IS型离心泵作为研究对象,运用DEM离散元法结合CFD方法,采用EDEM-Fluent耦合,模拟计算离心泵内非稳态固液两相流动,探索泵内固体颗粒群运动规律及其对外特性的影响。计算采用的固体颗粒密度为1500 kg/m3,泵入口固相体积率为15%,粒径在1.0~3.0 mm范围内随机变化。计算得到了固液两相泵随时间的外特性变化,包括泵扬程、泵内固体颗粒体积的变化规律;得到了泵内固体颗粒群的运动轨迹和固相体积率分布等有价值的结果。