特高含水期油气水混输管道压降计算方法研究

在油田开发后期,产出液的含水率已超过80％,集输管道内介质的流动属于特高含水油气水混合流动。准确的油气水混输管道压降计算,对油田集输系统运行管理有着重要的意义。利用井口到计量间的现有设施,对特高含水期油气水管道的液量、气量、含水率、温度及压降进行了测试。介绍了Baker冲击流压降计算模型,用实测数据对Baker模型进行了修正。计算与测试数据对比分析结果表明,所给的修正压降模型适合特高含水采油期油气水三相冲击流水平管道压降计算。     

高含水后期水平集输管道内油气水流型实验及分析

在油田开发后期,许多油田产出液的含水率已超过85%,进入高含水后期.集输管道内油气水三相流流型对高含水安全混输技术界限确定及水力热力计算方法研究具有极为重要的意义.本文利用计量间现有设施,在采油现场研制了一套油气水流型试验装置,对高含水后期水平集输管道内油气水的流型进行了试验研究,测试出了高含水后期各种工况条件下水平集输管道内油气水的流型,并根据油水状态,总结出五种高含水后期油气水冲击流的流型.     

油-气-水三相流超声传感器持气率测量*

为探索油-气-水三相流持气率测量难题,该文开展了脉冲透射式超声传感器持气率测量动态实验研究。首先,利用超声传感器与光纤传感器组合,测取了油-气-水三相流中段塞流、混状流、泡状流的响应信号;其次,提取了超声脉冲信号的最大值序列来反映不同流型时超声传感器响应特性,同时,借助双头光纤传感器与相关测速法,计算得到了流体中气泡弦长序列;最后,结合流型与泡径信息,利用超声传感器测量了不同流型下持气率,并分析了不同流型持气率预测的误差来源,为其他油-气-水三相流持气率测量传感器设计提供了借鉴。     

水平管内油气水三相流分流型阻力特性实验研究

对水平管内油气水三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,所用的实验工质为:46#机械油,自来水和空气。油、气、水三相的折算速度范围分别为:0.05-0.51m／s、0.05-1.51m／s、0.02-50.6 m／s。按照气液界面总体特征将水平管内油气水三相流的流型分为泡状流、间歇流(段塞流和弹状流)、分层流及环状流。对各种典型流型下的摩擦阻力压降应用改进的Chisholm关系式及油水两相压降关系式进行分析,对Chisholm关系式中的参数C进行了重新定义。发现改进的Chisholm关系式能够较好地对管内油气水三相摩阻压降进行预测,因此改进Chisholm关系式可以作为摩擦压降计算的通用关系式。     

水平环道内油水气多相流动研究

为建立自主的多相流动数据库,在水平环道中进行了一系列水－气两相、油－气两相和油－水－气三相流动试验。本文测量了各相流动中由于摩擦而产生的压力损失,计算了压差梯度并作了比较;观察了各相流动中的流型;描述了各种流型的发生、发展和变化及其与流动介质的关系,并作了相互比较。     

正方形小通道内的非牛顿流体-氮气两相流动流型的实验研究

对水力直径为2.5 mm的正方形小通道内的非牛顿流体-氮气的垂直向上两相流动流型进行了可视化实验,工质分别为:浓度0.2%的聚丙烯酰胺(PAM)和0.2%的黄原胶(XG)水溶液,表观气速0.1～100 m/s,表观液速0.01～6 m/s.观察到的典型流型有:弹状流、搅拌流、弹环状流和环状流,其中弹环状流未见于水-空气上升流动.在PAM-氮气实验中发现了一种新流型-泡状-弹状流.通过流型图对比,发现非牛顿流体的搅拌流区域较牛顿流体窄,弹状-搅拌流转变线也明显右移,非牛顿流体的黏性对流型转变的影响较大.     

油气水三相流中的复杂相态及压力降研究

将水平管划分为三个测量段,以空气、水和高粘度油体为工质,研究了油气水三相流中由流动引起的液－液复杂相态及其所对应的三相流压力降。试验研究发现,油气水三相流在三个测量段中可由流动引起不同的液－液相态,致使对应于相同的油、气、水三相体积通量,三相流阻力损失存在多值性。对不同的液－液相态建立了与之适应的阻力损失计算模型,模型预测结果与试验结果吻合     

三相鼓泡床流动结构Kolmogorov熵分析

在三相鼓泡床试验台上收集压差脉动时间序列值,同时用高速相机采集三相鼓泡床内流动结构变化的图片信息,运用混沌参数Kolmogorov熵以及确定Kolmogorov熵参数中的关联维数对压力脉动信号进行分析,得到混沌参数随表观气速的变化曲线图,研究三相鼓泡床内流型转变的情况.结果表明,该三相鼓泡床中可以明显观察到均匀流、过渡流和非均匀流三种流型,在不同的流型下,混沌特性也不同,当表观气速为0.22 m/s时,三相系统的混沌特性最强。关联维数与Kolmogorov熵随表观气速的变化曲线上两个转折点即为流型转变气速点,分析得到第-转变气速的范围是0.036~0.064 m/s,第二转变气速为0.18 m/s。运用Kolmogorov熵识别三相鼓泡床的流型,方法可行。     

分层流与环状流中聚合物减阻效应研究

对天然气管道在多相流状态下的管道效率与减阻率的关系进行了理论分析,以水-空气混合流体模拟天然气管道中的分层流与环状流,在65 mm的水平管中对聚合物的多相流减阻进行了试验研究。理论计算与试验结果都表明,聚合物对多相流的减阻率随表观气速的增大而略有降低;对液体有62％减阻率的聚合物,对环状流的减阻率可达到40％左右,对分层流的减阻率可达到26％左右,使多相流的管道效率明显提高。     

特稠油-水两相流流型研究

为了更好地认识特稠油-水两相流动,采用显微摄像技术、等动量取样法与压降梯度测试相结合的实验方法,研究了特稠油-水两相流流型及特征。研究发现,特稠油水两相流的流型与常规油水两相流存在区别,该流型可分为Ew/o分散流、Ew/ow间歇流、Ew/ow分层流、Ew/ow不完全环状流、Ew/ow环状流、Ew/ow环散流等6种流型,未发现Eo/w分散流。特稠油水两相流的压降梯度与流型以及油水分散状况密切相关,反相点为含水率0.60,适于在反相后输送,且反相后温度和含水率变化对压降影响较小,为特稠油以水为连续相的输送方法提供理论依据。     

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。     

垂直管内油水两相流局部相分布特性实验研究

应用双头电导探针测量系统,对垂直上升管内油水两相分散流局部相分布特性进行了系统测量。得到了油水两相分散流的局部含油率分布类型图。研究结果表明低折算水速和低折算油速条件下,局部含油率在实验段截面上呈抛物线型局部分布特征,局部最大值出现在实验段中心区域。随折算油速增大,油滴受到横向力如升力的作用,逐渐向实验段壁面区域迁移,形成局部含油率的壁面峰值分布特性。当折算水速大于0．8 m／s时,局部含油率在实验段截面上呈均匀分布。     

加入防聚剂后水合物浆液流动规律实验研究

本文围绕新型水合物化学抑制剂在海上油气田现场应用过程中将遇到的管道输送工艺设计技术方面的问题开展实验研究,首次以海上凝析油气田现场采集的油、水和按组分配置的天然气为实验介质,加入国内自主研制的水合物防聚剂,在内径25.4 mm、长为20 m的水平环道上进行了水合物浆液流动模拟实验,并结合利用柴油进行实验所得结果.总结分析了耗气量、浆液流量和压降等参数随反应时间的变化规律,对新型水合物化学抑制剂在油田现场应用中的管道工艺设计具有指导意义.     

微晶纤维素电流变液在挤压流中的粘弹性

测量了微晶纤维素/蓖麻油悬浮体构成的电流变液在挤压流中的动态粘弹性.给出了平行于电 场方向的储能模量G′和损耗模量G″对电场和应变幅度的依赖关系.实验显示,当电场超过 临界电场后,随着应变幅度增加, 电流变液的粘弹性从线性变到非线性,电流变液出现了应 变导致的“类固体”和流体之间的转变过程. 还研究了应变幅度和振荡频率对电流变液粘弹性非线性的影响. 关键词： 电流变液 挤压流 粘弹性     

高超声速化学非平衡流动MHD效应的数值模拟

对偶极子磁场作用下的三维钝头体高超声速黏性绕流的化学非平衡流动进行了数值模拟.计算结果表明,在偶极子磁场强度为1.353 T时,与无磁场作用时相比,激波的脱体距离增加,增幅约为50%;壁面压力系数下降,局部下降最大达37%;壁面摩擦系数减小,局部最大可减小20%.同时,计算结果与磁场作用下的冻结流进行了比较,结果显示化学非平衡流中激波脱体距离比冻结流中小50%,滞止点温度低一半.     

旋转气固两相流动与分离数值模拟

针对旋转气固两相流分离及其应用问题,研究旋转气固两相流中尘粒的运动特性及分离效率,提出了分离效率的计算式.考虑尘粒间碰撞与并聚、喷水对尘粒间碰撞与并聚的影响,数值模拟研究旋转分离器内气固两相流场、尘粒运动特性及分离效率.研究结果表明分离器结构对流场和压力场有显著影响,且尘粒并聚有利于提高分离效率.     

RESONANCE RESPONSE OF ELECTRORHEOLOGICAL FLUIDS IN VERTICAL OSCILLATION SQUEEZE FLOW

The resonance effect of microcrystalline cellulose/castor oil electrorheological (ER) suspensions was studied in a compressed oscillatory squeeze flow under external electric fields. The resonance frequency first increases linearly with increasing external field, and then shift to high-field plateau. The amplitudes of resonance peak increase sharply with the applied fields in the range of 0.17-1.67 kV/mm. The phase difference of the reduced displacement relative to the excitation force inverses in the case of resonance. A viscoelasticity model of the ER suspensions, which offers both the equivalent stiffness and the viscous damping, should be responsible for the appearance of resonance. The influence of the electric field on the resonance frequency and the resonance hump is consistent qualitatively with the interpretation of our proposed model. Storage modulus G' was presented for the purpose of investigating this influence.     

DMFC阳极流动阻力特性实验研究

本文借助可视化手段,针对平行流场和蛇形流场,实验研究不同放电电流密度、甲醇浓度、进料温度和入口流量对液相进料直接甲醇燃料电池阳极流场流动阻力特性的影响.结果表明:放电电流密度增加,流场压降随之增加,小电流放电,蛇型流场较平行流场压降增加慢,当超过某一值时,蛇型流场的压降增加较平行流场快;随甲醇浓度的提高,进出口压降均略有减小,且两种流场压降变化趋势一致;随进料温度升高,平行流场压降逐渐增大,蛇彤流场压降变化较小;随着甲醇溶液流量增大,平行流场和蛇行流场压降均逐渐增人,平行流场增加缓慢,蛇形流场压降增加速度远大于平行流场.