牛顿流体-宾汉流体的圆管分层层流的数值模拟

从流体力学中N-S方程出发，建立了圆管中牛顿流体-宾汉流体的分层层流流动的数学模型。通过两相分层层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，得到了一组完整描述两相牛顿流体-宾汉流体的圆管分层流的数学方程，再通过数值求解，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层层流的流动规律，可以实现高粘宾汉流体的高效率输送，节能效果十分明显。     

幂律-牛顿流体圆管分层层流的数值模拟

从流体力学中N－S方程出发，建立了幂律－牛顿流体圆管两相分层层流流动的数学模型。通过幂律－牛顿流体两相分层层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，从而得到了一组完整描述幂律－牛顿流体两相圆管分层流的数学方程，由于非牛顿流体的N－S方程是非线性，求解析解十分困难。通过巧妙的线性化方法，再通过数值求解幂律－牛顿流体分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用幂律－牛顿流体圆管两相分层层流的流动规律，可以实现部分高粘幂律流体的高效输送，其节能效果十分惊人。     

水平圆管油水两相变质量分层流压降计算

以往对水平圆管中复杂流体介质的流动规律研究的对象均是对水平圆管单相和气液两相变质量流动,关于存在壁面入流条件的水平圆管油水两相变质量流动的研究较少。为此对水平圆管油水两相变质量分层流动进行了微元分析,考虑壁面入流对其中油水两相变质量分层流动压降的影响,分别对油水两相应用连续性方程和动量守恒方程,得出了水平圆管油水两相变质量分层流动的基本模型和压降计算模型。通过模型求解揭示了在壁面入流条件下沿水平圆管的压降规律,并分析了壁面入流、圆管直径、油相黏度和含水率等主要参数对其中压降规律的影响。计算结果表明,当油相黏度较大时,随含水率的增加,沿水平圆管压降降低;而油相黏度较小时,随含水率的增加,沿水平圆管压降升高。     

Բ���������ֲ����������ۼ�ʵ���о�

随着石油和天然气混相输送技术的应用和发展，两相管流的理论研究越来越受到重视。为此，提出了圆管中两相分层流动水力特性研究的新方法——旋转坐标轴法，并基于此建立了新的圆管分层紊流流动模型，得出了速度场解析分布式。此外，还用设计的掺气实验装置完成了圆管分层掺气实验，进一步验证了笔者所得出的结论：掺气可实现有效减阻。为油气混输技术的进一步发展提供了有力的理论支持。     

变质量气液分层流动数值模拟

管内气液两相分层流动是管道输运和水平井采油中的重要研究课题之一,而气液界面是研究的重点内容,尤其有气泡穿过界面的分层流是水平井采油中有射孔注入时不可回避的流动现象,也是数值计算的难点所在。首先采用一维定常模型对分层流作整体研究,然后采用三维非定常模型进行数值研究,利用VOF方法捕捉气液界面,应用RNG湍流模式和有限体积数值方法计算圆管内三维非定常雷诺方程,得到了典型界面上有质量交换的分层流流场和界面上阻力变化的结果。     

宾汉流体偏心环状管流的数值模拟

在调研了大量关于宾汉流体偏心环状管流的文献之后，发现大都是近似计算而不具有普适性。根据流体力学中N—S方程对层流的描述，再结合力学理论，对其流动界面提出严密而科学的界面耦合条件，得到了完整描述其流动的适定的偏微分方程组，通过计算机数值模拟，得到了它的流动规律，具有工程应用价值。     

偏心圆柱塞状管流的流动规律

在全面调研了国内外关于两相在管道中的偏心圆柱塞状管流的研究文献之后，发现几乎都利用经验公式或近似估计式进行水力计算，这与石油工业中两相流的广泛应用极不适应。根据流体力学中N-S方程对层流的描述，再结合经典的力学理论分析，对两相偏心圆柱塞状管流的相界面提出严密而科学的力学耦合条件，得到了完整描述偏心环状管流的适定的偏微分方程组，然后利用计算机仿真技术，得到了两相流中偏心圆柱塞状管流的流动规律，对石油工业具有重要的工程应用价值。     

计算原油管路摩阻的一种新方法

分析幂律流体圆管层流流动特点，提出可用有效管流表现粘度及牛顿流体摩阻计算公式计算幂律流体的层流和紊流摩阻损失。针对热油管道工况特点，提出通过用旋转粘度计模拟测定管输原油流变性来计算摩阻的方法。     

������ˮƽ��������ѹ���ݶ�ģ��

蛇曲井是不同于常规水平井的一种新型复杂结构井，其水平段在纵向上存在较大起伏，不能用常规水平井的压降模型计算其压降。文章对蛇曲井微元段的两相分层流动进行了分析，根据连续性方程和动量方程, 建立了蛇曲井水平段两相分层流动的压力梯度模型，在定产量和定井底流压两种工作制度下，给出了蛇曲井的水平段在两相分层流时的压降计算方法。应用文章所建模型和水平井的水平段压降计算模型分别计算了某蛇曲井水平段在气水两相分层流动时的压降，结果表明蛇曲井水平段的井筒压降不能用常规水平井水平段的压降模型计算，蛇曲井水平段的井筒压降不能忽略。     

水平井筒变质量气液两相流动模型

根据水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别,可知常规水平管流的流型转换标准用于井筒流动需要进行修正或扩展。根据气液两相界面波的迅速成长机理,考虑了管壁存在入流或出流对于分层流向非分层流流型转变的影响,在Taitel Dukler的研究基础上,得到水平井筒气液两相变质量流动分层流向非分层流流型转变的判别方法。通过对分散泡状流流型中的分散气泡进行受力分析,考虑了管壁入流或出流的影响,得到判别水平井筒气液两相变质量流动分散流向间歇流流型转变的一种新方法。     

水平多相流的流态和持液率

管道中持液率和多相流态对于地面设备的压降计算和设计是非常重要的。要预测持液率 ,首先必须确定流态。所开发的两组人工智能网络模型 (ANN)用以确定水平多相流的流态和计算持液率。     

��ֱ������Һ��������������������

��Based on the theoretical analysis and the experiments on two-phase flow in laboratory, some rules of the distributions of the porosity in two-phase gas bubble flow and the velocity under laminar flow and turbulent flow conditions are obtained.The pressure drop calculation method obtained from above results can be used to accurately determine the pressure loss of two-phase gas bubble flow.     

射孔水平井流动与油藏渗流的耦合研究

建立了稳态流条件下的油藏渗流与射孔水平井井筒流动的耦合模型,分析了射孔完井水平井的变质量流特性.建立射孔水平井井筒模型时,考虑了壁面摩擦和射孔入流造成的附加压降,引入了新的摩擦系数.所建耦合模型把井筒分段,每段含有若干个孔眼,计算量较小.利用耦合模型通过实例分析了射孔参数对水平井产能的影响,其中射孔深度影响较大,其次是射孔密度,相位角影响较小.所建耦合模型为描述水平井流入动态、水平井完井设计提供了理论基础.     

低速降压涡轮配合空心轴流量调节的试验研究

低速降压涡轮配以空心轴的流量调节装置，可以降低涡轮钻具的工作转速，更好地配合牙轮钻头在较低的转速下工作。介绍了其工作原理、试验装置、试验流程及所测各项参数；试验了环流系数为11时的低速降压涡轮配以分流喷嘴内径为0、20、30和35mm4种不同的工况。试验在每种工况下保持流量不变，为便于数据分析，保持4种工况下的制动转矩基本相同。试验表明，195型涡轮在分流喷嘴内径不大于30mm时，确实起到了降低涡轮工作转速和增大扭矩储备的作用。     

流动体系水合物生成及其流动特性试验研究

依托管道式水合物综合试验平台,以水和CO2为试验介质在6.5~8.5℃的条件下试验研究了CO2水合物生成特性及水合物浆液流动规律。试验初始压力为4.5 MPa,含气体积分数为31.16%。同时,利用压降分析法探究了CO2水合物浆液的流动特性,并归纳了CO2水合物浆液管道压降关联式。研究结果表明,水合物首先在管道内壁处生成,然后逐渐向管道中心生长,最终造成管道的堵塞。此外,水合物浆液管道压力分布存在突然降低的情况,而管道末端压力反而升高,这是因为管道末端有部分水合物发生分解。研究结果可为水合物的防治工作提供理论支持与技术储备。     

水平井变质量流与油藏渗流的耦合研究

针对目前对水平井生产时井筒内流体流动研究的现状及不足,对裸眼完井水平井微元段进行了流动分析,根据连续性方程、动量方程和能量方程,推导了混合压降计算公式,得到了井筒压降计算模型.该模型考虑了摩擦、加速度和井筒壁面流入的混合干扰等因素.建立了稳态条件下水平井筒流动和油藏渗流的耦合模型.实例计算和分析了一口水平井的变质量流动规律,与无限导流模型进行了分析对比,说明了井筒压降对井产能的影响.该耦合模型为描述水平井流入动态、评价水平井产能提供了理论依据.     

水平井变质量管内流动损失的数值研究(一):单支孔流动

水平井采油是石油工程中新的重大课题之一,尤其对于开采稠油、低渗、裂缝性、底水和气顶油藏以及老井的后期挖潜有明显效益。由于水平井与油藏接触段较长,井内压降较大,其沿程压降对产油量有很大影响。因此,掌握水平段的流动损失和压降规律,对优化水平井长度及开采工艺设计、准确预测水平井产油量是非常重要的。在实际水平井中,沿程不断有流体从管壁孔眼流入井筒,这是一种变质量流动,这种流动比常规的管道流动复杂得多。文中采用数值方法研究壁面注入对管流压降及壁面摩擦阻力的影响,给出单支管流动损失并总结压降系数与壁面注入速度及截面雷     

气液两相流管道中的瞬态流动及清管操作模型

对于气液两相流的瞬态模拟,需要对连续性方程、能量方程及动量方程进行复杂的计算。简化的瞬态清管模型是采用近似的稳态假设和某一流态下两相局部动量平衡的方法,对连续性方程和动量方程进行适当的简化。TACITE瞬态清管模型是以漂移流动模型的数值分辨率为基础,可用于多相传输中遇到的有关坡度、流动特性和流动状态的任何情况,其精确的数值格式可以对混合物组成进行精确的追踪。通过将模拟结果与实测数据进行对比表明：这两种模型的模拟结果均可满足工程需要,TACITE模型模拟数据与实测数据具有更好的一致性。     

双环径向反应器流场模拟

与传统的径向反应器相比,双环径向反应器具有床层压降更低、流程更短、流通面积更大的优点。本文根据Ergun方程和连续性方程,建立了双环径向反应器流体力学二维数学模型,来描述反应器中的流体力学行为。采用超松弛迭代法(SOR)来求解二维流体力学模型,并利用Powell算法确定内环隙中流体向内外侧催化剂床层分流分配的最优值。模拟结果显示出不同反应器尺寸下气体沿轴向布气均匀度和重时空速的变化趋势。该模型不仅可以用来分析现有工业脱氢反应器结构设计的合理性,还可以为新的双环径向反应器设计提供定量的参考依据。