文丘利管用于两相流流量测量的室内试验研究

分析了影响文丘利管测量油水两相流测量结果的因素,认为不同含水原油密度的不同,是造成测量结果误差较大的主要原因。提出在采用文丘利管测流量的同时,利用含水率计测量的含水数据对流量进行校正的测量方法,并进行了校正方法研究和相应的油水两相流流量测量试验。试验结果证明该方法是可行的,可有效地提高油水两相流流量的测量精度。     

水平井及大斜度井油水两相流动模型研究

水平井及大斜度井中由于存在重力分异,油水两相流流型、局部流速和局部持水率沿管径方向发生了复杂的变化,致使其流量和持水率测量及多相流分相流量解释非常困难,在垂直井生产测井解释中得到广泛应用的常规漂移模型已经不能解决其流动剖面解释问题。对水平井及大斜度井中的油水两相流动进行了实验研究和半理论分析,在对多相流动环路模拟实验资料分析的基础上对漂移模型进行了修正,分别针对井斜角和持水率对相分布系数和油滴上升极限速度进行改进,确定了相关计算公式。采用改进的漂移模型预测了多相流动环路模拟实验环境下的油相表观速度,并与实验数据进行了对比分析,计算结果与实验很好地吻合,发现该模型对小于50m3/d的低流量油水两相分相流量计算平均相对误差为18.86%,大于100m3/d的中高流量油水两相分相流量计算平均相对误差为8.49%,能够满足生产测井产出剖面解释的要求。相关参数的改进扩大了漂移模型的应用范围,提高了水平井及大斜度井筒中油水两相产液剖面测井的解释精度。     

低产液油井油水两相流连续计量方法实验研究

针对传统油井多相流地面分离计量方法的缺点,研究出了经旋流气相分离后油水两相流参数连续测量方法。基于低流量条件下油、水两相分离特点,在一个容积已知的环形空间内,利用仪器上位于油、水区域的两个阀门的不断切换,自动测量油相和水相排出该空间所用的时间来计算油井油水两相流条件下的流量和含水率。     

基于文丘里管和射线技术的低压湿气测量方法

湿气流量测量普遍存在着流量虚高的现象,从而导致测量结果不准。为解决上述问题,首先基于文丘里管流量测量原理分析了湿气测量虚高机理,然后针对低压湿气计量开展了大量测试,对比分析了现有不同经验模型的计算误差,在气液分相流模型基础上,利用射线技术测量空隙率并结合文丘里管测量结果获取液体折算速度,进而进行回归分析,提出了新的湿气流量虚高修正模型。研究结果表明:①文丘里管测量湿气流量虚高的原因主要是由于液相的存在而对气相有阻塞,从而产生了加速压力降以及气相对液相加速导致的摩擦阻力压降;②文丘里管的流量虚高值主要跟Lockhart-Martinelli (LM)参数、液体折算速度、空隙率及干度等能表征液体携带量的参数相关;③现有模型的LM参数等在实际应用中无法直接测量;④液体折算速度跟文丘里管虚高值有较强的线性关系,据此计算出的气流量均方根误差最小;⑤基于文丘里管和伽马传感器测量的空隙率从气液两相流分相流模型出发,可计算出液体折算速度,从而建立新的气流量虚高修正模型。结论认为,所建新模型最终得到的气流量均方根误差为5.1%,能够满足实际测量需求,为湿气测量的工程应用提供了新方法。     

CALCULATING METHOD OF THE CRITICAL FLOW RATE OF THE CARRYING LIQUID IN THE INCLINED WELLBORE OF GAS WELL

根据气液两相流理论和质点理论,倾斜井筒中液滴在气体中的受力状态将随着井斜角的不同而改变,而液滴受力状态的不同最终导致了气液两相流态和气体对液体的携带能力的变化.因而,倾斜井筒的临界携液流量不能用常规的垂直井筒和水平井筒携液临界流量公式计算.以气液两相流态理论为基础,根据质点分析理论,推导得到了考虑不同井斜角的倾斜井筒携液临界流量公式.计算了倾斜井筒不同井斜角的携液临界流量,并将计算结果与水平井筒及垂直井筒携液临界流量公式计算结果相对比.研究结果表明,倾斜井筒的携液临界流量介于垂直井筒与水平井筒之间;随着井斜角的增大,倾斜井筒携液临界流量减小,倾斜井筒携液临界流量越接近垂直井筒携液临界流量,携液临界流量变化幅度越小.     

复合T形管稠油-水相分离特性模拟

复合T形管作为一种新型两相分离器,因其紧凑性、封闭性、简洁性特点而日益受到重视。以稠油和水为模拟介质,采用mixerκ-ε湍流模型及欧拉多相流模型,分析了不同结构参数(入口段长度、分支管间距、高度)下复合T形管内稠油-水两相流动与分离特性。结果表明:在给定的边界条件下,合适的入口段长度对油水有效分离至关重要;分支管间隔的增大使得下出口含油率显著下降,油水分离效率得到提升;分支管高度变化对油水分离效率影响很小。     

截面电导相关流量计在低流量下的响应特性

针对目前油田低产液井数量增多,测试难度不断变大的问题,研制一种可以在低流量下进行测试的流量测井仪。在电导相关流量测量原理基础上,对仪器传感器结构进行改进,用于低流量条件的测量。对截面相关流量测井仪在多相流实验装置进行油水两相流动态模拟实验,总结出截面电导相关流量测井仪在油水两相流低流量下的响应规律。实验数据分析表明,截面电导相关流量测井仪在油水两相流下的最佳测量范围为10 m^3/d以下。     

气举试验基地多相流实验平台建设

针对当今多相管流预测技术所存在的一些局限,以建立一套具有国际先进水平的多相管流实验平台为目标,根据该平台所需解决的问题,设计出相关的实验平台装置,介绍了各个装置在此平台里的作用,并给出了这些装置所达到的技术指标。该平台能进行气水、气油、油水、油气水等多种流体,在0~90°倾角、常温~90℃、常压~3.5MPa、液流量0~500m3/d、液黏度0~1000mPa·s、气流量0~50000m3/d范围内的多相管流动态研究。借助此平台进行多相管流实验,可为油气田开发中的多相管流计算问题提供技术支持。     

凝析天然气两相流不分离测量技术

由于组成和流态的复杂性,凝析天然气测量属于多相流测量范畴中的特例,准确测量各相流量的大小具有较大难度,现有测量技术无法满足凝析天然气测量对测量范围、测量精度和实时性的需求。为此,开发了一种基于内锥与文丘里组合的新型双节流多级差压凝析天然气测量技术,该技术考虑了内锥边壁收缩与文丘里中心收缩的特性,将两者上下游串联,形成双差压测量信息,通过虚高模型差异性,满足了较高的测量精度。实验室性能验证和工业现场性能验证结果表明,该技术的气相测量误差在±2%以内,液相测量误差在±10%以内,测量精度指标达到甚至超过了国外同类产品的技术水平。     

电磁流量计测量水平井油水两相流量实验研究

为确定内流式电磁流量计在水平井中测量油水两相流流量的效果,采用集流的方式在油水两相流模拟井水平井中进行了流量测量及标定实验。实验结果表明,在集流的条件下,高流量、高含水率时,内流式电磁流量计的流量测量结果不受含水率变化的影响,并与清水中的标定结果无明显差别;流量较低时,用清水中的标定结果计算油水两相流流量误差大,可以采取分流的方法减小误差并拓宽流量测量下限。另外,目前的两电极电磁流量计在水平井中进行测量时,测量结果不受测量电极所处位置的影响。现场应用结果表明,可以采用集流式电磁流量计进行水平井油水两相流流量的测量,测量结果准确可靠。     

油水两相螺旋流状态下射频法测量原油含水率的方法

目前,国内大多数油田进入采油后期,原油含水率显著提高,对含水率的测量提出了新的挑战。针对原油含水率的实时测量问题,提出了一种油水两相螺旋流状态下射频法测量含水率的新方法。首先将油水两相来流通过旋流器调整成螺旋流状态,然后测量螺旋流状态下管内同心布置的天线发射的射频信号,最后通过建立含水率与射频信号之间的关系模型及两相流速度滑移模型对测量结果进行修正,得到含水率的测量结果。该方法能够消除油水两相流型分布不均匀对测量结果的影响,扩宽了含水率的测量范围。通过室内实验的方法对测量模型进行了静态标定、动态验证和优化调整。实验结果表明,在入口油水两相混合流速为0.60~1.20 m/s,体积含水率高于43.81%时,利用该方法测量含水率误差在6.29%以内。     

油水两相管流测量方法应用进展

随着科学技术的发展,大量基于电学及光学基础的测量设备逐渐被学者们用于定量描述油水两相流动规律的研究中。通过简述国内外关于油水两相管流实验中所采用的测量方法及测量原理,总结电导探针、聚焦光束反射测量仪、光学测量设备及伽玛相分率仪在油水两相管流动中的应用进展,并在其基础上分析了各种测量方法的局限性。根据管流油水流动研究现状,提出油水两相管流研究应从两相流场信息测量及油水界面捕捉入手,通过实验确定影响油水两相相间作用的决定性因素,建立新的流型转化机理,明确局部及完全分散对有效黏度变化的影响趋势,并结合现有两相流动规律,改进及完善了现有压降计算模型。     

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。     

三差压气液两相流流量计的研制与应用

为了对气液两相流流量进行准确计量,提出了基于弯管流量计的新型气液两相流流量测量方法。设计了由弯管、水平管和垂直管组成的三差压传感器,通过对3个差压信号进行分析,建立了压差与质量流量的关系模型,进而设计了三差压气液两相流流量计。同时通过标准表法对设计的流量计进行了试验验证。验证结果表明,三差压气液两相流流量计的测量精度达到±3%,可实现气液两相流的流量测量,与目前的两相流流量计相比精度有了很大提高。     

高含水采出液T形管分离器的流场数值模拟

传统的油田集输工艺损耗能量大,运行成本高。鉴于此,基于Fluent数值模拟软件,采用RNG k-ε湍流模型和欧拉多相流模型对T形管分离器的流场特性以及油水分离过程展开研究。研究结果表明:油水两相速度分布规律基本相同,在主管中沿流动方向速度逐渐降低,分支管中速度最大,水相在主管顶部区域速度较小,在汇管中上述分布趋势更加明显;湍流在分支管和主管连接处、分支管和汇管连接处以及汇管上游较为剧烈,油水发生强烈掺混;入口流速对油水分离过程的影响较大,流速越大,流体的停留时间越短,分流扰动后恢复为分层流更加困难;流速越大,油水剪切作用增强,油滴更均匀分散在水中,混合层携带更多的油相,故操作中需要确定最佳流速;随着含油体积分数增大,混合层厚度增加,最终分离效率呈现先缓慢增加,后逐渐下降的趋势;分流比较低时,汇管主要流出底层水,分离效率较低;随着分流比增大,汇管的流量增大,油水间扰动增强,流体流经汇管携带了部分混合层流体,分离效果明显提升;但分流比继续增大,混合层全部流入汇管后,油层开始流入汇管,此时分离效率随着分流比的增大呈线性降低。基于研究结果,最优操作参数为:入口流速0.10~0.30 m/s,入口含油体积分数5%~9%,分流比0.5~0.7。研究结果为油水分离提供了新思路,可为探究高效分离效果的设备结构设计和优化提供参考。     

低渗透油藏油水两相非线性渗流规律

随着低渗透油气藏的开发,有关启动压力梯度和应力敏感的渗流问题逐渐得到了广泛关注.针对目前低渗透油水两相渗流压力分布规律研究较少以及油水两相产量计算不准确等问题,充分考虑水驱前缘突破油井后,含水饱和度沿油藏径向不均匀分布,建立了考虑启动压力梯度和应力敏感的油水两相径向稳定渗流模型,推导出了压力分布和产量方程.计算结果表明:在低渗透油水两相油藏中,地层压降随启动压力梯度的增大而增大,随应力敏感系数的增大而减小;油井产量随启动压力梯度和应力敏感的增大而降低.研究结果为低渗透油水两相油藏的开发提供了理论基础.     

操作参数对柱形旋流器油水分离性能的影响

为了判断柱形旋流器的结构设计是否满足实际生产需要,从操作参数的角度研究了油水混合物流速和分流比对柱形旋流器油水分离性能的影响。基于柱形旋流器内部的流动特征,分析了油滴分离的临界条件,得到了油滴从溢流口流出的临界粒径计算公式。分析结果认为,随主管路中油水混合物流速的增加,从溢流口流出的累积油相体积先增大后减小;在溢流口流量一定的前提下,溢流口含油体积分数先增大后减小,理论分析与试验得到的结果一致。     

垂直同心环空管内上升油水流动实验

以水和机械油为工质对垂直同心环空管内上升油水两相流动进行了研究，根据实验得到了油水两相流动的流型分布。在实验的基础上，通过一定的理论分析得到了各种流型的转换准则，对油水流动的持油率，压降的预测及相转变点的压降特性也进行了一定的研究，这些研究结果对环形管道油井的参数预测（如含水率，压降等）有一定的参考价值。     

放射性三相流测井仪室内实验研究

文章主要针对Cd—109低能源三相流测井仪配接伞集流器进行大量的室内实验,实验结果表明,伞集流器完全可以取代皮球集流器,密度在0．2g／cm3～0．8g／cm3之间时涡轮K值与流动密度呈线性关系,0．8g／cm3～1．0g／cm3之间时,涡轮K值是一个常数;在流量低于20m3／d和密度低于0．6g／cm3时,密度要按图版进行校正;当密度低于0．6g／cm3时,随着含水的增加,持水率的“爪型”逐渐收窄,含水大于40％时基本不用校正,实验表明,Cd－109低能源三相流测井仪配接伞集流器完全可以应用于产出剖面油气水三相流测井。