水平管内油水两相流流型的实验研究

利用白油和自来水作为实验介质,在内径为２６．１ｍｍ、长约３０ｍ的水平不锈钢多相流实验环道上进行了油水两相流实验。实验中进行了流型测量和观察,观察到了７种油水两相流型,分别属于分散、分离和分散分离混合流型。对油水两相流型及流型间的转化作了仔细的描述,根据流型特征进行了流型划分。     

水平及倾斜管内间歇流向环状流转变的研究

对水平及倾斜管内油气两相间歇流向环状流的流型转变进行了实验和理论研究，根据实验中观察到的现象，提出了一个新的机理模型，并依据此机理模型合理地解释了环状流的形成。理论结果与实验数据吻合良好。     

水平两相气液流中的液体滞留量

研究的目的是为了简化和改进泰特尔和杜克勒建立的估算水平两相流液体滞留量的力学模型，在一条直径为５０．８ｍｍ｀长为３６ｍ的实验管道上，用煤油空气的混合物实验表明，液体滞留量范围为０．００９－０．６１，观察到的流型有：层状流、段塞流和环状流。     

油-水两相流研究及其软件在渤海油田的应用

油-水两相流是石油开采中的常见现象,具有独特的流动特征,给混输管道的安全、经济设计及混输管道腐蚀速率的确定造成很大困难。通过对多种油-水两相流的试验和理论研究,对油-水两相流现象和规律进行了分析,提出了流型和压降模型,并编制出油-水两相流的流型和压降预测软件,利用该软件对渤西油田和绥中36-1油田两条油水混输管道相关参数进行了计算,计算结果与油田实际完全吻合。     

倒U形管内油气水三相流动流型分布的研究

通过可视化观察 ,采用以电导探针与光纤探针相结合的方法 ,对弯头连接起来的倒U形管内油气水三相流动流型分布进行了试验研究。结果表明 ,由于弯头的影响 ,使得倒U形管垂直段内的流型分布表现出不同于长直管内的流型分布 ,表现出更多的流型形式 ,同时由于油水两相流动的影响 ,使得倒U形管内的油气水三相流动的流型分布更为复杂。建立了流型图 ,实现了在同一流型图上表示油气水三相所有流动形式。     

管道气顶排空过程的压降计算方法

为了完善机动管道气液两相流的压降计算方法,为管道充气排液的设计提供理论依据,介绍了基于流型的水平管气液两相流压降计算方法,回顾总结了流型的划分方式,提出了流型划分中存在的问题;对均相流模型、飘移流模型、分相流模型进行了对比,介绍了有代表性的和近几年出现的与流型相关的压降计算方法;分析了机动管道充气排液工况中的常见流型以及流型和压降的变化趋势,排空的初始阶段为分层流,排空中间阶段分层流和段塞流同时存在,排空的最后阶段出现短暂的环状流。将排空管道分为纯气体段、气液混合段及纯液体段,建立了不同工况下的压降模型,并提出了机动管道气顶油排空中亟需解决的问题。     

稠油在低温环境下的伴水输送实验

使用自行设计的稠油伴水输送实验系统,以液体石蜡和固体石蜡产品配制的模拟稠油为研究对象,开展了冬季低温条件下的稠油伴水输送实验,观察到理想水悬浮分散流和有限段塞水悬浮分散流两种流型.基于两种流型均符合层流理论的假设,采用达西定律,分析了油水混合液表观粘度与流型、含水率、管径的关系,结果表明,当含水率高于80％且管内油水混合液温度远低于稠油凝点时,管内油水混合液呈现稳定的理想水悬浮流型;当含水率低于一定水平时,管内油水混合液的流型由理想水悬浮流型转变为有限段塞水悬浮流型,但段塞长度和间距相对稳定,同样呈现出良好的流动性;管道内径会影响伴水输油时段塞的形成,管道内径越小越易出现段塞.     

高气油比混输管路水力计算模型的比较

在气液两相流研究中，管道的压降计算是一项极为重要的工作。在常用的多相混输计算软件中，有多种水力学计算模型，适用于不同流型的水力计算。对于高气油比混输管道，利用锦州20－2凝析气田和上海－平湖气田的实际生产数据，对混输管路水力计算的参数进行了研究分析，筛选出了用于压降计算的模型方程BBME、MBE和DE，并对多相混输管道压降与流量的关系作了讨论。     

起伏管道中成品油携杂质的流动状态

针对成品油管道中存在的油携杂质流动问题,建立了成品油携水携杂质试验环道装置,研究了油携杂质的流动状态,并进行了油携水类比试验;采用大涡模拟方法对油相流场进行仿真模拟,分析了流场对杂质运动的影响。研究表明:油携杂质固液两相流型可分为颗粒流、移动床流及固定床流3种;颗粒加入量越少,油品流速越高,流型由移动床流向颗粒流的转换越快;杂质沉积点位于上倾段后的高点位置,此处管道下侧壁面边界层增厚,油流曳力减弱,二次流有利于杂质聚集;杂质是否在杂质沉积点沉积与油品流速有关,与颗粒加入量无关;类似于杂质颗粒,小体积水团也会在杂质沉积点沉积。研究结果为成品油管道的安全输送提供了保障。     

天然气液化冷剂管外降膜流动特性数值模拟

降膜流动蒸发是液化天然气工艺中绕管式换热器的核心传热方式.为了研究不同雷诺数、管外径及管间距对烷烃类介质降膜流动管间流型、液膜厚度等参数的影响,基于VOF两相流模型和Level Set两相流模型的耦合模型,进行降膜流动的数值模拟研究,同时搭建可视化实验装置,对数值模型进行实验验证.基于数值模拟结果,拟合得到了适用于烷烃...     

不同倾角管中油水两相流研究进展

叙述了近年来国内外对油水两相流流型及流型转化的研究状况,介绍了在垂直管、倾斜管及水平管中的流型和倾角对流型存在范围的影响,对于不同倾角管中油水两相流流型进行了对比。由于倾角和重力的作用,倾斜管中的流型有很大差别,油水两相流大体上可分为分散流和分层流两大类流型。分析了分散流型和分层流型转化的影响因素、转换准则及倾角对转换准则的影响,并对几种转化准则进行了对比。这些转化准则大多针对水平管或垂直管,而对于倾斜管的转换准则,在理论和试验上还需要进一步研究,这也是油水两相流今后的研究方向。     

新型油水两相水平管流流型分类方法

阐述了已有的油水两相流的流型分类,指出了其中的不足与局限.在研究前人的可用试验数据的基础上,根据油水两相流的流变学特性,对油水两相流的流型重新进行分类,主要分为牛顿流动流体和非牛顿流动流体两大类.对这两类流体呈现出的流动形态进行了分析,结果表明,新的分类法考虑全面具体,分类明确清晰.     

气液两相分层流动相间结构稳定性分析

利用线性稳定理论，对气液两相分层流动模型进行了严格的理论分析，模型中考虑液相粘度的影响，得到了用于判断分层流气液相间结构稳定性的准则。此准则可以广泛应用于各种粘性流体的流型判断，通过性好，并且与泰特尔准则进行了比较。由于该分层流稳定性判别准则充分考虑了粘度影响，因而更适用于油气混输管道的计算，并可将其作为判断从分层流向其它流型转化的依据，为更准确地选择混相输送模型方程提供了更可靠的准则关系式。     

地形诱导的弹状流生成特性研究

通过对受丘陵地形影响的油气两相管流的模拟试验研究，观察到这种两相流具有复杂的流动特性，它与普通两相流在各自倾角管段上的流动不同。由于丘陵地形的影响，油气两相流在流动过程中的流动特性会发生很大变化，最明显的首先是流型的变化，油气两相流流经向下倾斜管段和向上倾斜管段的下凹肘部时，会有新的液弹产生；流经向上倾斜管段和向下倾斜管段的上凸肘部时，原有的液弹则可能会消失。上游水平段已有的弹状流在流经丘陵管道时，弹状流的特性如频率和液弹长度都会发生变化。     

气液两相流持液率及压降特性的试验研究

研究了不同流型下压力降与持液率的特点,以及压降脉动信号的方差与持液率、气、液相流量之间的关系.试验结果表明,分层流动的持液率值最高,平均压降最低;环状流动持液率值最低,平均压降值最高;段塞流动位于两者之间.分层流压降脉动信号的方差很小,随气、液量和持液率的变化小;段塞流压降脉动信号的方差最大,随气相流量和持液率的变化而变化较大,在相同气量下,方差随持液率的增大而增大,在相同持液率下,方差也随气量的增大而增大;环状流的方差在分层流和段塞流之间,气相流量的变化对压降脉动信号的方差的影响小,但液相流量的变化对其影响较大,随着液相流量和持液率的增大,压降脉动信号的方差会增大.     

高含水期水平管内油水混输压降模型及其应用

运用流体力学中的连续性方程、动量方程及波动方程等，对于每一种高含水期油水两相流流型给出了相应的压降模型。高含水期油水两相在水平管内输送时，其流型主要划分为分层流、分散流和O／W＆W混合流型三种。根据已经建立的高含水期水平管内油水两相流理论压降模型，编制了计算机应用程序。模型预测结果与试验数据的相对误差较小，因此该模型可用来预测高含水期水平管内油水混输时的压降。     

地形起伏多相管流段塞流流动参数计算

在起伏多相管流中常出现段塞流。段塞流流动特性参数的计算只能采用经验或半经验关系式。现场实践表明,段塞长度不仅与管径有关,而且还与气液相速度和气液相粘度等有关。结合现场试验,提出了一种计算起伏多相管流中段塞流流动特性参数的准确方法。     

塔式立管气液两相流的压力波动特性试验研究

为了研究深水油气田塔式立管系统气液两相流压力波动特性,通过室内试验分析了不同流型下的压力变化特征、压力波动幅值等。室内试验得到了6种流型,每种流型对应特定的压力波动形式,且最大波动幅度出现在严重段塞流向稳定流转变过程中的过渡流型Ⅱ上。通过分析立管底部的最大、最小压力,得出如下规律:压力波动幅值随折算气速的增加呈现先增大后减小的趋势,且流型的转变对气速的敏感性高于液速。通过概率密度函数(Probability Density Function,PDF)和累计分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)的统计学分析,得出系统压力的PDF和CDF曲线在各种流型下的分布形态:下倾管底部压力PDF曲线在严重段塞流下高压区单峰特征显著;过渡流型下左右两峰相当,呈两端高、中间低的形态;稳定流型下峰值数量增加、压力范围集中;CDF曲线在高压区的拐点与PDF曲线的峰值对应。跨接管底部压力PDF曲线峰值均处于低压区,且中间高、两端低。在严重段塞流下,曲线呈现双峰和三峰分布,稳定流表现为单峰对称分布。结合压力PDF和CDF曲线可辅助分析和判别流型,并直观获得塔式立管系统压力概率分布特征,以此作为其疲劳损坏和安全评估的参考依据。