倾斜管不同黏度气液两相段塞流持液率实验及预测方法

准确预测持液率可为井筒中的流型判断和压降预测提供重要依据,段塞流为稠油井筒中最常见流型,井筒高黏流体将加重气液两相滑脱,导致现有持液率模型应用于高黏流体的预测精度变差。为此,基于多相管流实验平台,在内径为60 mm的测试管段内开展段塞流持液率实验,获取了不同黏度、不同倾角段塞流流型及持液率数据,研究了黏度对持液率和流型转变的影响规律,并结合实验现象和理论推导,提出了倾斜管不同黏度气液两相段塞流持液率新模型。研究结果表明:液相黏度的增加,会增加液相与管壁之间的黏滞力,导致持液率增加;黏度对持液率的影响会改变段塞流与其他流型的转变界限。以Kora液塞区持液率关系式为基础,建立了用混相黏度代替液相黏度的倾斜管气液两相段塞流持液率新模型,并利用实验数据和文献数据进行了验证,证实新模型具有更高的精度。该研究可为预测稠油井井筒压降提供技术支持。

气液两相段塞流在裂隙中流动规律实验

针对储层裂隙中段塞流流动规律认识不清、控制因素不明确的问题,利用气液两相运移产出微观流动模拟实验装置,研究了段塞流在裂隙中的流动规律,分析了裂隙直径、气液两相流量等对段塞流流动关键参数的影响及流量波动特征。研究表明:气液两相段塞流在裂隙中呈现周期性特征,从形成到消失可分为气塞形成、气塞扩大、气塞主导3个阶段;裂隙直径与段塞频率呈线性负相关,与气液相流量波动幅度呈线性正相关;当液相流量为15.00、20.00、25.00、30.00 cm^(3)/min时,随着气相流量的增加,段塞频率的变化速率分别为0.130、0.012、0.009、0.007,持液率变化速率分别为1.503、1.175、0.918、0.820。该研究结果对煤层气开发过程中段塞流机理研究具有指导意义。

基于高速摄像法的气液段塞流特性参数测量

在气-液两相段塞流中,液膜段的湿壁分数和弹头倾角是研究气弹段持液率和气弹特性的关键.文章基于光学成像技术设计了高速摄像法的视觉传感器测试系统,实现了气液两相段塞流气弹特性参数测量.基于图像分析技术,优化边缘检测算子,精确定位边缘位置,高质量提取了轮廓分布,将机器学习模型作为预测多相流特征参数的一种新方法,对气弹弹头倾角进行数据建模研究,分析了适用于分层平滑流、波浪和环状流的表观粗糙表面(modified apparent rough surface,MARS)模型以及段塞流气弹区和液膜区流动状态机理,在MARS模型基础上进行了参数优化,使其适用于段塞流液膜处的湿壁分数和持液率求解.结果表明:通过数据拟合的多项式模型弹头倾角α的模型预测结果的平均绝对百分比误差(MAPE)为8.87%,94.6%预测结果处于相对误差±20%的范围内.通过修正MARS模型提出的水平管段塞流液膜处湿壁分数预测结果的MAPE为9.42%,96.1%预测结果处于相对误差±20%的范围内.液膜持液率预测模型结果的MAPE约为8.04%,93.4%预测结果处于相对误差±20%的范围内.

钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发流热特性

为提高钛椭圆低肋横槽管外降膜蒸发器传热效率,在试验验证基础上对椭圆系数E在1.0~2.0内管外液膜流热特性进行多相流数值模拟。结果表明:管外液膜分布均存在不同程度干斑,且液膜在临近干斑处较其他区域增厚明显,当E为1.2时液膜覆盖率最高;液膜沿轴/周向均减速铺展,当E为1.0和1.8时管上端液膜速度在无量纲轴向长度Z*为-0.25~-0.375及0.25~0.375之间骤减,液膜厚度沿轴向从喷淋口正下方位置向喷淋口远端变化趋势为先减小后增大;最大传热系数随着E增大而增大,管壁在液膜与干斑交界区域附近传热系数最高;平均传热系数先增大后减小,相较圆管,E为1.2和2.0时平均传热系数分别增大34.5%和15.7%;槽内汽含率分布与液膜分布呈相反规律,液膜整体汽含率随E的增大先增大后减小,槽内/外平均汽含率差值随E增加而增大。

煤层气水平井筒倾斜-水平耦合流动规律影响分析

精确掌握煤层气水平井井筒内气液流动规律,对煤层气水平井的合理开发工艺和设备的选择具有重要意义。基于气液两相流理论采用Fluent软件模拟分析的方法,研究了煤层气水平井段倾斜-水平耦合条件下变状态流动规律。分析结果表明:水平段井筒中,上倾斜段井筒内的流动会加剧井筒内气液两相界面的波动。高气、液量下水平段井筒内持液率在流体流动方向上不断增大,低气、液量下水平段井筒内持液率在流体流动方向上不断减小。上倾段倾斜角小于20°时,倾斜角对水平段平均持液率影响较大;下水平段井筒中,倾斜段井筒的长度和倾斜角会影响水平井筒中假想断面的位置,同一流动条件下,出口上倾井筒的倾斜角越大、长度越大,假想断面位置越远离出口端上倾井筒。研究结果可为煤层气水平井下泵深度等排采工艺设计和优选提供理论依据。

基于GA的RBF神经网络气液两相流持液率预测模型优化

为了提高气液两相流持液率预测精度,针对传统径向基函数(RBF)神经网络预测气液两相流持液率网络拓扑结构困难和收敛速度慢等问题,提出一种基于遗传算法(GA)优化径向基函数神经网络的气液两相流持液率预测模型。通过系统聚类算法和灰色关联度分析(GRA)对收集的实验数据进行处理,优选出最优模型特征,同时结合遗传算法确定了RBF神经网络结构参数。基于室内实验数据进行训练,并与常用于持液率预测的反向传播(BP)神经网络、GA-BP神经网络及RBF神经网络进行对比,评估了模型的准确性及可行性。结果表明:GA-RBF神经网络模型均方误差为0.0017,均方根误差为0.0416,平均绝对误差为0.0281,拟合度为0.9483。相较于其他神经网络模型,该预测模型表现出更高的计算精度和更强的泛化能力。

Ultrasonic method for measuring water holdup of low velocity and high-water-cut oil-water two-phase flow

Oil reservoirs with low permeability and porosity that are in the middle and late exploitation periods in China＇s onshore oil fields are mostly in the high-water-cut production stage.This stage is associated with severely non-uniform local-velocity flow profiles and dispersed-phase concentration（of oil droplets） in oil-water two-phase flow,which makes it difficult to measure water holdup in oil wells.In this study,we use an ultrasonic method based on a transmission-type sensor in oil-water two-phase flow to measure water holdup in lowvelocity and high water-cut conditions.First,we optimize the excitation frequency of the ultrasonic sensor by calculating the sensitivity of the ultrasonic field using the finite element method for multiphysics coupling.Then we calculate the change trend of sound pressure level attenuation ratio with the increase in oil holdup to verify the feasibility of the employed diameter for the ultrasonic sensor.Based on the results,we then investigate the effects of oildroplet diameter and distribution on the ultrasonic field.To further understand the measurement characteristics of the ultrasonic sensor,we perform a flow loop test on vertical upward oilwater two-phase flow and measure the responses of the optimized ultrasonic sensor.The results show that the ultrasonic sensor yields poor resolution for a dispersed oil slug in water flow（D OS/W flow）,but the resolution is favorable for dispersed oil in water flow（D O/W flow） and very fine dispersed oil in water flow（VFD O/W flow）.This research demonstrates the potential application of a pulsed-transmission ultrasonic method for measuring the fraction of individual components in oil-water two-phase flow with a low mixture velocity and high water cut.

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。

基于时变性聚团识别方法的高密度循环流化床内聚团分布特性

为研究高密度提升管内的聚团分布特性,在18 m高循环流化床提升管系统中测定了不同固体循环速率下(G_(s)=100~1800 kg·m^(-2)·s^(-1))的瞬时颗粒浓度。采用基于时变性的聚团识别方法对聚团进行识别,进而得到了聚团浓度、聚团持续时间和聚团速度在提升管中的分布。研究结果表明,高密度循环流化床中的颗粒浓度和聚团特性参数和与低密度循环流化床相比存在较大差异。高密度条件下,提升管内聚团浓度最高可达0.41。聚团持续时间最高可达5.5 ms。提升管截面内的聚团净向上运动,r/R=0.949时,聚团的净运动速度高达1.83 m·s^(-1)。此外,在极高的颗粒循环速率下(G_(s)=1800 kg·m^(-2)·s^(-1)),聚团特性参数的轴径向分布变得更均匀。

γ能谱法测量分析阀门中铀滞留量技术研究

定量测量工艺设备中的滞留量是核设施核材料测量的技术难点之一,对辐射防护、核材料临界安全和核材料闭合衡算具有重要意义。在核材料工艺生产线上,阀门与管道的连接方式不利于取样,因此,非破坏性分析方法更适合用于开展阀门中滞留量的测量。本文采用无源效率刻度,针对球阀和蝶阀这两种最常见的阀门,建立了探测器全能峰绝对探测效率分析模型。运用坐标变换方法,实现了阀门分析模型的快速建立。在实验室条件下采用标准点源和铀样品进行了初步验证,铀样品中235 U含量的测量分析结果和标称值的相对偏差小于15%。坐标变换方法可快速准确地建立各种类型阀门的分析模型,为测量分析模型的建立提供了简便易行的解决方案。

Maxblend桨和多层组合桨搅拌槽内气液分散特性研究

针对高密度聚乙烯淤浆聚合反应的低黏物料体系,以空气-水为研究对象,研究了Maxblend搅拌桨和利用三叶后掠式搅拌桨HQ150、抛物线圆盘涡轮式搅拌桨BTD170、三宽叶旋桨式搅拌桨KHX170、桨叶安装角度为δ=45°的斜叶圆盘涡轮式搅拌桨ZY160和平直叶圆盘涡轮式搅拌桨PY160构成的3种组合桨搅拌槽内的气液分散与传质特性。结果表明,拟合的气含率、气液相界面积和体积氧传质系数的经验关联式与实验数据吻合较好。Maxblend桨的PG/P受通气影响最小,其次是桨型组合3。通气量为0.6 vvm时,相同功耗下桨型组合3的气含率最高,Maxblend桨近壁区域的d32最小,功率较高时,桨型组合1、2、3中的近壁d32最小的是桨型组合3,气液相界面积最大的是桨型组合3,液相氧传质系数最大的是桨型组合1,桨型组合1、2、3的传质性能相当,且优于Maxblend桨。

气升式浆态床外环流反应器流体力学性能研究

针对气含率和浆液循环流速两个关键流体力学参数,系统研究了气升式浆态床外环流反应器的流体力学特性,掌握了气含率与浆液循环流速的变化规律。验证了体积膨胀法、压差法和电导探针法测量气含率的方法准确性。研究了气体分布器结构对气升式浆态床外环流反应器流体力学特性的影响,结果表明开孔向下双环管分布器的综合性能最优。气含率与浆液循环液速之间存在线性关系,建立了预测浆液循环流速的计算式,计算误差基本小于20%。

安装水平多孔板的鼓泡床反应器CFD-PBM数值模拟

采用Euler-Euler双流体模型对安装水平多孔板的鼓泡床反应器内气-液两相流动进行数值模拟研究,探究了不同水平多孔板和表观气速条件对鼓泡床反应器内气含率及气泡直径的影响。结果表明:当表观气速从0.5 m/s增加到1.0 m/s时,安装水平多孔板的反应器内整体气含率显著增加;安装多孔板后,气泡在中心区域分布范围加宽;轴向液体速度为0时,没有安装多孔板的反应器向上流动的液相径向无量纲分布范围为0~0.57,而安装了多孔板的径向无量纲分布范围为0~0.64;水平多孔板的安装能增强气泡之间的聚并与破碎,使大气泡在反应器中心区域的分散范围更宽。

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。

油水环状流截面相含率超声衰减法测量

为研究超声衰减法测量油水环状流截面相含率问题,采用COMSOL仿真软件建立油水环状流模型,选择超声传感器结构尺寸6mm和超声发射频率1MHz进行研究,通过分析油水环状流超声衰减特性,确定油水环状流的超声衰减系数与截面含油率关系,并获得线性关系的测量范围。在此基础上进一步研究非理想环状流相关参数对超声衰减特性的影响,并提出将非理想环状流差别阈限用于定量评价非理想环状流因素对于理想环状流超声衰减法的影响,获得非理想环状流差别阈限±10%以内同心度和椭圆度的变化范围。最后开展了油水环状流静态验证实验。研究结果表明:油水环状流截面相含率在5%~30%范围内,与超声衰减系数呈线性关系,同时在此范围内,非理想环状流差别阈限在±10%以内的同心度和椭圆度变化范围分别为0.75~1和0~5%,实验结果和仿真模拟结果具有近似的上升趋势。

基于流固耦合传热的液氢管道流动特性仿真研究

液氢在管道输送过程中极易发生气液两相流现象,严重影响液氢输送系统的安全性和高效性。针对这一问题,建立液氢管道三维数值模型,分析液氢管道主要传热结构,优选合适的支撑与管道接头形式,并探究液氢管道流动特性,着重分析入口流速、入口压力等工艺参数对液氢管道截面含气率和温升的影响规律。结果表明:三角形支撑与Bayonet接头的绝热效果较优;液氢管道输送过程中截面含气率随入口流速的增大先减小后增大,存在最佳入口流速,针对内管Φ32 mm的液氢管道,最佳入口流速为4 m/s;液氢管道入口压力增大,截面含气率减小,也可有效降低液氢温升。在液氢管道工艺设计和工程应用中应确定合理的入口流速和压力,以确保液氢管道安全高效运行。

多孔板鼓泡塔流动与传质特性数值模拟

采用Euler-Euler双流体模型对安装不同数量的水平多孔板的鼓泡塔内气液两相流动及传质特性进行数值模拟研究,并探究了不同表观气速条件对鼓泡塔内气含率、气泡直径分布和气液传质系数的影响。结果表明,不同数量的多孔板和不同位置的多孔板都会影响气含率的分布;随着多孔板的数目增加,鼓泡塔液相上方区域的气含率增加,但影响区域有限;安装多孔板后,鼓泡塔内径向位置的平均气含率变化明显,出现“M”形状的分布。不同表观气速下,未安装多孔板的鼓泡塔内直径为1~2mm的微小气泡占比超过30%;安装多孔板后,微小气泡占比明显增加;气液传质系数在中心区域(径向无量纲为-0.5~0.5)较为平缓,波动不大。最后将模拟计算得到的气液体积传质系数与Akita的关联式计算值进行比较,本文计算结果略高。

标准必要专利许可市场失灵的司法干预——反垄断规制理论修正与合同解释规则重构

当前法院在裁决标准必要专利许可纠纷时所采用的诚信谈判框架,存在巨大的局限性。其虽然有助于具体案件中的过错认定与司法裁决,但却不当扭曲了标准许可市场内的组织选择,可能招致许可合同司法定价和标准实施不当拖延等损害。事实上,单独的许可费争议在专利法或者合同法上不具有可诉性,而反垄断之诉也不会导致法院直接裁定许可费的结果。鉴于标准必要专利密集的技术领域并未出现大规模的市场失灵,法院援用反垄断法微观调控具体的许可条款不具正当性,应以竞争损害为反垄断诉讼的看门要件,限缩反垄断法适用空间。最后,法院应发展一套高效的FRAND合同解释理论,来遏制那些星散的专利权人事后机会性的劫持行为。明确FRAND承诺产生利第三人合同的法律后果,并引入专利权人违约和受益第三人承诺权利消灭机制,将有效抵偿专利排他权减弱导致的高交易成本,促使谈判双方由目前诚信地参与谈判迈向实质性地达成许可合同,重拾标准实施的时间效益。

器内过滤对浆态床反应器操作特性的影响

浆态床反应器是低温费-托合成工艺普遍采用的反应器形式,常采用器内过滤系统连续分离反应生成的液体产品。通过实验方法从不同条件下过滤区域的漏气率与平均气含率的变化及气体反冲洗对床层操作稳定性的影响2个方面,研究了器内过滤对浆态床反应器操作特性的影响。结果表明:因为气体从过滤器处的泄漏,过滤区域平均气含率出现明显降低;过滤压差从8 kPa增至16 kPa,漏气率与气含率均随之增加,但平均气含率的平均增长值从0.0059降至0.0044;气-液体系的漏气率最大,平均气含率相对较低,范围为0.063~0.145;增加浆液颗粒质量分数到5%时,由于漏气率下降,平均气含率范围扩大至0.062~0.146。滤芯孔隙从80μm减小至30μm,气-液体系下漏气率降低幅度增大,平均气含率的平均增长值从0.0040增至0.0049;当加入质量分数为5%的颗粒后漏气率降低幅度开始下降,平均气含率的平均增长值也从0.0018降至0.0012。从过滤区域床层压差波动看,气体反冲洗对浆态床操作稳定性存在明显扰动,且滤芯孔隙越大,这种扰动效应越强烈。

波纹片对臭氧催化氧化反应器的流体力学和气含率分布的影响

干塔压降、湿塔压降、液泛气速是评价臭氧催化氧化反应器性能的重要指标,直接影响反应性能和综合能耗。本文将一种结构导向波纹片放置于散堆填料中,构建了A、B、C型规整填料,研究了波纹片数量对臭氧催化氧化反应器的流体力学和传质性能的影响。使用计算流体力学(CFD)软件的多孔介质模型,计算了臭氧催化氧化反应器中填料的干塔压降及臭氧的气含率分布。结果表明,在散堆填料中放置波纹片后,平均干塔压降降低了30%左右。在相同的气相动能因子(F)下,4种填料的干塔压降从高到低顺序为:散堆填料>A>C>B。在喷淋密度L=26.09 m^(3)·(m^(2)·h)^(-1)时,相比散堆填料,B型填料的湿塔压降平均降低了约14.73%。干塔压降值的计算结果与实验结果有良好的一致性,臭氧的气含率分布更均匀。