伞集流油气水三相流涡轮流量计统计模型研究

伞集流器存在非均衡及非线性的油气水三相流流体漏失,致使伞集流后测量通道内流型复杂多变,建立三相流涡轮流量计物理模型存在困难。基于伞集流涡轮流量计与放射性密度-持水率计组合仪在油气水三相流流动环中的动态试验结果,建立了三相流涡轮流量计统计测量模型,该模型考虑了三相流等效“气液”滑脱速度及流动密度因素,回避了复杂流型对测量模型影响。该模型预测三相流总流量过程相对简单,且具有良好的计算结果收敛特性。检验结果表明,伞集流涡轮流量计与放射性密度-持水率计组合测量可以有效地测量油气水三相流总流量。

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 .

一种利用共振声谱法检测气液两相介质中气体含量的新方法

根据共振声谱原理,建立了气液两相介质中圆柱共振腔共振声谱的实验测量系统,研究了共振腔体中不同含量的气体对共振声谱的幅度和共振频率的影响.实验结果表明:共振幅度和共振频率随着气体流量的增加都呈指数衰减变化趋势,但共振幅度比共振频率的衰减速度快,都可反映气体流量的变化.另外,在理论上,推导了均匀流体模型气液两相介质中的圆柱共振腔的共振频率计算公式,并模拟计算了共振频率和气体含量的变化规律曲线.理论研究结果表明,随着持气率的增加,共振频率减小;当持气率较小时,共振频率衰减较快.这一结论已经被本文实验测量结果所验证.理论和实验研究表明,利用共振声谱法可以检测气液混相介质中气体含量,它为发展生产井中气液两相流分相含量检测方法提供一种可能的途径.

垂直上升管中油水两相流流型辨识

基于运动波理论本文建立了垂直上升管中油水两相流运动波传播方程,计算得到了管内无仪器插入体情况下油水两相流运动波传播速度特性曲线,根据曲线特征确定了油水两相流过渡流型存在于持水率大于0.25并小于0.5区间,应用该流型辨识准则对Govier等实验观察到的油水两相流流型试验点进行了辨识,取得了较好对比效果。此外还使用Flores等击碎聚合机理性模型验证了本文的辨识流型图,并与之结合产生了更加细化的合成流型图。

柱状扰动体引起圆柱谐振腔共振频率偏移的数值模拟

基于微扰理论,研究了内部存在一个同轴圆柱扰动体时圆柱谐振腔共振频率的偏移问题.其中,圆柱谐振腔的边侧面是刚性的,上下底面应力自由.经过推导,得出了圆柱扰动体存在时谐振腔的声势与共振频率的表达式.在此基础上,分析了谐振腔与圆柱扰动体各种参数对谐振腔共振频率的影响.数值模拟结果表明,谐振腔的共振频率受扰动体在谐振腔中的位置影响较大.圆柱谐振腔的共振频率在圆柱扰动体居中时是最大值,并且其共振频率对扰动体的声速敏感;当扰动体在谐振腔两端时,谐振腔共振频率是最小值,并且其对扰动体的密度敏感.最后,通过数值模拟结果和实验测量结果之间的对比,发现两者的基本变化趋势是吻合的.

圆柱形共振腔体内岩石小样品引起的共振声谱偏移的实验研究

在以前理论的研究基础上,建立了压电陶瓷管共振声谱实验测量系统,考察了共振腔体几何尺寸、环境温度对共振声谱的影响,并对圆管中存在几何尺寸和声学特性不同的圆柱形小岩样引起的腔体的共振声谱偏移特性进行了实验测量.结果表明,在常压下,随着温度的升高,腔体共振频率逐渐降低,共振幅度逐渐增大;在一定温度和压力下,当腔体内存在气泡时,其共振频率和共振幅度都大幅降低.共振腔的共振声谱受样品的孔隙性及其在腔体中的位置的影响较大.在腔体中部,共振频率达到最大值,但对孔隙样品,相对于声学参数相同的致密样品而言,共振腔的共振频率存在偏小的趋势.当样品位置由腔体顶部沿轴线变化到腔体中部时,致密样品的共振幅度是逐渐增大的,但孔隙度较大的样品的共振幅度是逐渐减小的,而对孔隙度较小的岩样,其共振幅度出现先增大后再减小的变化趋势.另外,通过实验和理论对比,发现样品的声学参数、几何尺寸以及腔体的几何尺寸对共振频率测量结果的影响规律符合理论模拟结果.上述结果给利用共振声谱法研究小岩样的低频声学特性提供了实验依据.