气侵过程井筒压力演变规律实验和模型

储层钻进时,由于地层压力预测不准造成地层气体侵入井筒,形成不稳定气-液两相流并导致井筒内压力剧烈变化,产生巨大的井控风险。为了揭示气侵过程井筒压力的演变规律,利用大型实验架进行了可视化模拟实验,测量气侵过程井筒压力变化,观察管内流动物理特征。将该过程简化为液体循环条件下垂直同心环形管管底连续注气过程,并基于非稳态流动理论和漂移模型建立了井筒气-液两相流动瞬态预测模型。该模型具有跟踪气-液界面等流动参数的功能,可采用半隐式有限差分法数值求解。实验数据分析表明:随着管底开始注气,管内压力先增大再减小;管路下部比上部先达到压力峰值,压力波动程度随着管深的增加而减小。模型数值仿真结果与实验数据吻合程度较高,证明了模型可用于预测气侵过程井筒流体瞬态流动特征。研究成果深化了对气侵过程井筒压力演变规律的认识,丰富了复杂工况钻井的水力学模型。

铅直气液两相管流研究现状综述

论述了深井气举采油的工作特点，阐述了气液两相管流研究对气举井设计和运行的重要作用，从研究方法上综述了国内外铅直气液两相管流的研究现状，分析了铅直气液两相流研究中尚存在的不足以及应用上的局限性，指出应加强铅直气液两相管流基础应用研究，提出适合我国的空隙率、混合液密度、压力梯度相关式。还针对气液两相流动特点和流动型态的多样性，提出应采用模糊数学方法来研究气液两相流的流动型态，以得到合理而科学的气液两相流分类公式和方法。

垂直管中三相流分相含率测量模型研究

金宁德，乔贺堂，张淑英．垂直管中三相流分相含率测量模型研究．测井技术，１９９７，２１（１）：９～１４基于集流型涡轮流量计与放射性密度计、持水率计在大庆生产测井研究所油、气、水三相流流动环路中的实验数据，本文提出了用于确定油、气、水三相流分相含率的测量模型，用此模型预测的油、气、水分相含率与流动环标定的数据进行了对比，在规定的实验范围内，取得了较高精度的油、气、水分相含率预测效果。

垂直下降管内油气水三相间歇-环状流转换的研究

对垂直下降管内油气水三相间歇流向环状流的转换进行了详细的实验研究，提出了发生转换的新判别式，着重研究了流体粘度对转换的影响，预测模型与实验结果吻合良好．此模型优于其他文献中提出的预测模型，具有较广的适用范围．

管内流体流动管外PCM发生相变的贮能系统热性能研究

建立了分析空调贮能系统中管内流体流动管外PCM发生相变的相变的贮能器热性能的数学模型,,并进行了数值计算。其中,把传热流体看作是沿轴向的一维无粘流动,对PCM相变过程的求解用显热容法。计算结果与文献中的计算结果吻合较好。所得结论对该类贮能系统的设计和性能优化有一定指导作用。

气液两相流绕管束流动压降特性实验研究

以空气-水为实验介质,采集了不同流型工况下气液两相流体向上横掠水平管束时的压降数据,分析了不同流型下气液两相流绕流管束的压降特性。将实验数据与两种压降预测模型对比分析,发现一维模型预测压降与实验值较吻合。

基于气液两相流的循环集热晒管传热特性分析

为提高太阳能集热管供热水平,研究不同流速对太阳能集热管效率的影响,解决传统集热管受光面小、热损率高等突出问题,该文设计了一种具有高效吸收光热和保温性能的循环集热晒管。循环集热晒管由真空石英直管、石英弯管和连接段组成,真空石英直管之间采用串联循环方式连接,以扩大受光面积,增加接收的太阳热能。通过微元分析法推导循环集热晒管内双流体的液相与气相的能量平衡方程,建立了循环集热晒管内两相流数学模型;对两相流模型求解区域进行离散化和迭代求解,获得不同入口质量流量下晒管内水蒸气产生的位置和质量分数;设计并开展试验以验证两相流模型,分析单相流、两相流条件下循环集热晒管的热性能。研究表明:在入口质量流量4.42 kg/h条件下,循环集热晒管内流体达到饱和温度,开始汽化;晒管内流体温度与入口质量流量呈反相关,最高温度可达120℃,而晒管集热效率与入口质量流量呈正相关,最高集热效率可达0.87。综合考虑流体温度和集热效率,最优入口质量流量为4.15kg/h;两相流模型(压力为0.1 MB)得到的晒管集热效率理论曲线与试验测定曲线基本相符,误差在±2%以内。该文成果是真空管内两相流动分析的有益补充,为南疆盐碱水淡化的工程应用提供参考。

高压环境下垂直管内汽液搅混流相界面特征

采用数值计算方法,基于流体体积模型(VOF)分别对5.07,10.13,17.22 MPa高压环境下垂直管内水蒸汽-水搅混流进行数值模拟,研究了环境压力、汽速和液速对汽液搅混流界面波临界振幅、形成周期和相界面稳定性的影响。采用通过实验结果验证的数学模型进行了模拟计算,结果显示,伴随压力的增大,汽液相界面的稳定性得到显著提高,界面波的形成周期也随之延长。界面波临界振幅随环境压力的增大而增大,液速的降低或汽速的提高有利于降低界面波临界振幅,但是环境压力越大,这种影响越小。根据汽液两相流动特性,分析认为出现以上现象是由于汽液物性的不同所导致的。

垂直管内油水两相流动数学模型

根据点测及连续测量资料，建立了油水两相垂直管流中流量Ｑ，含水率Ｋ_ｗ，持水率Ｙ_ｗ，涡轮转数ｎ之间的关系式，较好地避免了使用分段函数、内差造成的区域之间不连续性及公式复杂性，从而提高了计算精度。

基于同轴相位传感器气液两相流截面含气率测量方法

利用电磁波技术,设计了基于电磁波原理的同轴线相位传感器,提出了含气率测量的相移原理,给出了含气率与相位差的函数关系,并在内径50.0 mm的不锈钢测量管段进行了48个实验点的垂直管气液两相流截面含气率测量实验。实验结果表明:通过对3种现有模型的测量结果进行分析比较,Lockhart-Martinelli模型的测量结果与预测结果的平均绝对误差为18.32%,相较于其他2种模型更适用于弹状流的流型,该测量方法和测量模型具有一定的有效性和准确性。