低含液率气-液两相流研究现状分析

在石油天然气工业中，低含液率气-液两相流动广泛存在于湿天然气管道中。湿气输送管道内经常含有水和天然气凝析液，这些液体的存在会导致沿管线的压降明显增加。而压力梯度的预测对于选择合适的管材和确定管道尺寸有直接的影响。因此，在湿天然气输送过程中，研究低含率气-液相流动的流动特性是非常重要的。本文针对低含液率气-液两相流动的研究现状进行了综述和分析。     

水平井内螺旋工具排液效果研究

气井积液问题对天然气采收率产生严重影响,为了解决水平气井的积液问题,设计了一种内螺旋工具.为了研究内螺旋工具在水平井中的排液效果,采用了数值模拟的方法研究了经过内螺旋工具作用后的气液两相的体积分数和压力的变化情况,然后结合室内实验验证了内螺旋工具的排液效果的实际情况.结果表明:加载内螺旋工具的气井积液现象明显改善,并产生较大的局部压降.离开工具段液体保持螺旋层流状态继续运动,提高了气体携液能力,离开工具后液相体积分数降低.气液两相流进入工具后的数模结果与室内评价实验结果能够反映实际的流动状态,并且内螺旋工具能够改变气液两相流流动状态,从而改善井底积液情况来达到排水采气的目的,且效果明显.研究结果对解决气井积液的问题提供了理论与实验基础.     

超低温精馏塔顶回流管中气液两相流动数值模拟研究

超低温精馏分离稳定性同位素13C中试装置运行中出现塔顶冷凝回流管道流动不畅的现象,影响整个精馏系统的稳定运行,本文针对以上问题,运用计算流体力学的方法,采用商业软件FLUENT14.0,运用VOF模型,以CO(g)-CO(l)为介质,对管道内超低温两相流体的流动过程进行了三维非稳态数值模拟,得到了压力、速度、壁面剪切力、气液两相体积分率在管道内的分布情况,并对不同管道位置处气液两相流的相互作用进行了分析,揭示了超低温两相流体在管内流动的特性,从而为稳定同位素13C产业化生产装置的管道设计提供了理论基础和设计依据。     

天然气水合物输送管道气液固三相流运动特性分析

气液固三相流动是多相流体力学中非常重要和难以解决的问题之一。目前对于多相流的研究,重点还在于两相流,对三相湍流流动正在开展和进行中。在气液两相流流动的基础上,增加天然气水合物固相。分析固相的加入对流体压力、密度、体积等参数产生的影响,使天然气水合物的研究更加深入。在气液固三相流模拟中,通过改变天然气固体颗粒直径、密度来研究天然气水合物三相流体参数的变化,而三相流体参数的变化反过来又会影响天然气水合物的颗粒直径,在实际开发中难以达到的情况下,利用数值模拟可以具体反映二者的变化关系,为以后天然气水合物的开发提供了更精确的数值及合适的开采方案。     

段塞流气塞破裂后管线压降特性

在气液两相流动中,气塞形成后可能会由于地形变化、输送设备、或其他人为因素引发破裂,引发流体的流动状态变化及压力波动。为了深入了解段塞流流动过程中气塞破裂机理,建立了段塞流流动过程中气塞破裂的物理数学模型,以气液两相流流动参数和管线几何尺寸为研究对象,对气液两相流气塞破裂所引发的压力波动进行分析。结果表明:其他条件相同时,相同长度气塞破裂引发的气塞上游管线压力降低的幅度随上游管线持液率的增大而逐渐增大,随管道直径、液塞尺寸、混合物流速的增大而逐渐减小。     

壁面润湿性对蛇形微通道内两相流流动特性影响的格子Boltzmann模拟

在90°Y形汇流的矩形截面蛇形微通道内,采用格子Boltzmann方法对不同接触角的蛇形微通道内气液两相流动进行了数值计算。首先以空气和水为工作流体对气液两相流动进行模拟研究并通过实验进行验证。验证模型合理性后,根据模拟计算结果,以气液相流速为坐标绘制了不同接触角下的流型图并分析其差异性及原因;同时深入研究了液相黏度和接触角对于弹状流流体力学性质的综合影响;比较了具有不同接触角壁面的蛇形微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力的分布规律,并讨论了蛇形微通道内气液两相流动的影响因素。研究表明疏水壁面即接触角大于90°时,微通道内两相流压降、摩擦因子、壁面摩擦系数和剪切应力均低于亲水壁面微通道内相关参数,更利于流体流动。     

混合物非平衡气液两相临界流动压力计算模型

气液两相临界流动压力是气液两相输送系统中安全阀尺寸设计、孔口泄漏速率计算的关键参数,现有的临界流动压力计算方法主要是针对单组分流体建立的,对多组分混合物的适用性差。针对这一问题,基于现有的非平衡均相流动(HNE-DS)模型和适用于多组分混合物的Peng-Robinson状态方程,推导了新的非平衡压缩系数表达式;通过拟合实验数据,得到新的临界流动压力比和非平衡压缩系数关联式,建立了改进的HNE-DS模型。结果表明:对于单组分流体,改进HNE-DS模型计算的临界压力比与实验值之间的平均相对偏差为3.3%,较原模型减小了1.6%。对于多组分混合物,改进HNE-DS模型的计算值更接近实际情况。成果为准确计算多组分混合物的临界流动压力提供了依据。     

HYSYS软件在复杂山区页岩气集输管线中的应用

针对某山区页岩气田现阶段天然气集输过程中由于压力、温度、高差等因素造成的管道积液增多、管输压力不断升高的情况,使用HYSYS软件的多相流动静态模拟功能对集气管线进行模拟。通过建立页岩气在管段中流动的动静态模型,分析造成管道积液、段塞流形成的影响因素,模拟管道内流体流动及清管动态,分析确定清管时机及合适的分离捕集器尺寸,为现场安全运行提供指导。     

微通道内液-液两相流流型及传质的研究进展

微通道内液-液两相流流动在微化工系统中占有重要的地位,了解微通道内液-液两相流体流动和传质规律对推动其工业化应用有重要作用。本文以微通道内液-液两相流系统为研究对象,简述了不同工况下微通道内液-液两相流流型和混合传质效率,分析了微通道特征、流体性质和流体流动速度等对流型形成和传质效率的影响。指出目前对于微通道内液-液两相流的研究多处于定性研究,定量研究仅针对某一体系展开,所得结果具有一定的局限性。关于微通道内液-液两相流传质研究实验较多而数值模拟方法相对较少,接下来的研究工作中应该考虑建立微通道内液-液两相流基础研究的数据库,通过分析大量的数据获得有效的流型划分准则和相关经验式以此推动微通道内液-液两相流的工业化应用。同时在传质研究过程中应研究开发相应的数值模拟模型,保证实验和数值模拟相结合,提出有效的传质效率评价机制。     

天然气凝析液起伏管道集输敏感特性模拟研究

天然气凝析液管道采用气液混输技术进行输送,地形起伏可能造成管线内流型复杂和流动不稳定,导致管线低洼处容易产生积液,影响集输效率。采用多相流模拟软件LedaFlow建立某凝析气田集输管道水力模型,模拟分析地形起伏对管线压力和持液率分布的影响,探究削弱地形起伏对压力波动影响的集输条件,模拟分析输气量、管径以及管道出口压力对起伏管道水力特性的影响。研究表明:地形起伏增大了压力和持液率的波动,使流动不稳定。高输量、小管径和低压集输能够削弱地形起伏的影响。高压集输压降小,低压集输压降大,存在最优运行压力使生产成本最低。该研究为气液混输管路输送参数的选取提出了合理化建议,对复杂地貌条件下天然气凝析液集输管道的设计和运行管理具有意义。     

运用CFD模拟浮选柱内的流体流动

根据浮选柱内气液流动的特点,在气速与气含率的径向分布一致的基础上,建立了通用的计算浮选柱内流体流动模型,简便且较准确地模拟出了浮选柱内气液的流动状况,为浮选柱内气体发生器设计以及柱内返混的研究提供了依据和方法。     

天然气井涡流工具排水采气数值模拟

天然气井累积液量过多是天然气开采所面对的一个重大问题。涡流排水工艺结构简单、施工方便、环保高效,对解决气井积液有很好的应用前景。目前,针对天然气井中涡流排水采气机理及其内部流体流动规律仍缺少理论方面的研究。因此,为了更深入的了解井下天然气流场的一般规律、验证排液采气机理,在此基础上建立了涡流工具的三维立体模型,并使用流体动力学常用计算方法,通过使用Fluent多相流mixture模型对井内流体流动进行数值模拟计算。通过观测井端出口处液体含量以及径态分布规律,观察气液两相流状态及流动轨迹,并分析了涡流工具对天然气井流场的影响规律。揭示涡流工具工作机理,推动认识涡流排水采气工艺的本质,为工艺工况优选提供依据和方向,为涡流排水技术的应用及动力学模拟奠定理论基础。     

折线型与流线型除雾器性能的数值模拟与分析

采用Fluent软件对折流板除雾器内气液两相流动进行数值模拟,分析了不同除雾器型式、叶片转折角对除雾器的分离效率和压降的影响。计算结果表明：Fluent软件可以成功地处理两相流动问题,为除雾器优化设计提供参考依据。     

清管作业技术参数优选及在苏75区块的应用

苏75区块位于苏里格气田的西区北部,共建有3座集气站、2条集气支线,集气站仅对天然气进行初步的气液分离,因此管道内会存有一定的积液,随着运行时间的延长,积液会越来越多,以致影响管线安全运行。为了改善管线的运行状况,提高输送能力,减少能耗损失,因此这两条集气支线需要进行清管作业。本文通过对清管作业技术进行了介绍,并对苏75区块的应用情况进行了总结,这些经验和成果可以对其它天然气管道的清管作业提供借鉴经验,有着积极的现实意义。     

湿天然气管道内液滴夹带机理及模型研究

低含液量气液两相流具有独特的流动特性,尤其是气相流速较大时,表现为气相夹带液滴。本文介绍了湿天然气管道内气液两相流液滴夹带产生的机理,并对现有液滴夹带率计算模型进行了分析研究。     

开孔金属泡沫内气液两相流动的可视化

开孔金属泡沫内流动特性的研究多局限于局部流动特性的分析,大尺寸（100cm²以上）金属泡沫内气液两相宏观流动特性的研究目前较为缺乏。为了深入认识金属泡沫内气液两相流动特性,本文通过光学可视化手段,对金属泡沫多孔介质薄层内的气/液驱替、液/气驱替两相流动过程进行研究,分析了入侵流体的流速及金属泡沫的孔径对泡沫薄层内两相流动的影响。结果表明：在气/液驱替流动方面,随着空气流速的增大,气液两相的界面形态由毛细指状结构过渡到黏性指状结构,随着泡沫孔径的减小,部分排水现象愈加显著;在液/气驱替流动方面,气液界面较为规则,近似呈锥形,且流速越大,界面锥角越大、长度越小,试验中仅在最小孔径的金属泡沫中捕捉到明显的部分驱替现象,并且随着水流速的减小愈加显著。     

有关湿天然气管线积液的评估研究

湿天然气与液态水是从地下储层中经过井口被一同输送到天然气处理站的,在这期间,由于有液态水的存在,使得管线内部会有严重的腐蚀问题,因此,准确的确定积液位置就显得尤为重要。干气内腐蚀直接评估方法 NACE提出了一种可以预测积液临界角的流动模型,但其理论应用条件只适用与干气上面,为此,本文目的在于研究管道内气流可以带走积累的液体的流动运行条件,通过多相流计算,提出一种适用于湿气管线积液评估的计算准则。     

机动管线排空过程中气携液流动特性研究进展

气顶排空是机动管线排空的主要方法之一,涉及复杂的气液两相流运动及清管技术.讨论了管道清管技术的发展情况,综述了近年来气液两相流的研究进展,对起伏管道内滞留液层的运动机理及气携液流动特性进行了分析,对目前存在的问题和下一步的研究方向提出了建议.     

水平管道气液两相流中空隙率对动态压降信号的影响

引　言在化工、石油及动力等工程中 ,气液两相流动现象极为普遍 ,其研究得到了人们的广泛重视 .气液两相流动中的管道平均压降与其他流动条件及参数之间的关系已有较多的研究 ,得到了大量数学模型和经验公式可资工程设计应用[1,2 ],但对管道压降动态特性的研究还不多见 .而对于两相流系统安全性能的设计和运行状态监控等方面 ,管道压降的动态特性无疑是极为重要的参数 .另一方面 ,气液两相流动体系中的空隙率是表示气相浓度 (含气率 )的常用指标之一 ,它对确定气液两相流系统的流型、气液分相流量以及管道中的摩擦压降、重力压降和惯性压降…     

弓形降液管两相流动的CFD模拟

采用欧拉两相流模型,模拟了弓形降液管内的空气一水两相流动,得到了与弓形降液管堰长垂直截面上的气含率分布与两相的速度分布.结果表明,降液管底部气含率低,中部的气含率增加显著,上部的气含率较高.液相对气相有很强的夹带作用,同时气相的浮力对于液相流动也有一定的阻碍作用.将模拟结果与文献进行对照,两者吻合较好,说明提出的模型对于降液管内流体流动状况的模拟是合适的.