倾斜方管内气液两相分层流界面的稳定性分析

利用双流体模型推导了倾斜方管内气液两相流界面波的色散方程，分析了界面的稳定性，系统研究了管道尺寸，气液两相流量，液相粘度，表面张力及通道倾角对界面稳定性的影响。     

低液量水平管气液两相分层流压力梯度和持液率研究

低液量气液两相分层流是长距离凝析天然气管线中一种常见流型,文章在大型多相流实验环道上进行了气液两相分层流实验,以动量平衡方程为流动机理分析基础,根据低液量气液两相流动特征,选取双圆环作为界面几何模型;优选气液相间摩擦系数,使低液量气液两相分层流压力梯度计算关系式闭合,计算了低液量分层流的压力梯度和持液率,并将模型预测值与实验实测数据进行了比较分析。在整个实验数据范围内,双圆环界面模型能够很好地预测低液量条件下气液两相分层流的压力梯度和持液率,因此建议在低液量的气液两相分层流中推荐采用双圆环界面模型预测压力梯度和持液率。     

液幕状气液两相流传热特性的实验研究

针对强化脱硫塔内气液两相流的传热与传质，建立了一种新的气液两相流型——液幕状气液两相流．根据该流型的特点，进行了气液两相传热实验，分析了气液两相流中的温度场分布，并研究了传热系数与液气比之间的关系．结果表明：无论顺流或逆流，在空气流速一定时，传热系数都随着液气比的增大而减小，并且液幕顶部是传热效果最佳的位置，可以组织多层液幕来降低工业成本．得到的传热系数与液气比之间的关联式为工程设计和更深一步的研究工作提供了技术标准．     

气液两相分层流界面液膜高度的测量与预测

以空气、水为工质,利用双平行电导探针对水平管道内气液两相分层流的液膜高度进行了准确测量．实验使用了两种不同结构的实验段,其一为有机玻璃矩形管;其二为内径为５０ｍｍ的有机玻璃圆管．在实验研究的基础上,利用一维双流体模型给出了两相分层流界面高度的理论计算方法,并与实验结果进行了比较．     

狭通道内气液逆流时液膜波动及其与填料塔液泛的关系

采用狭通道液泛理论模型进行填料塔内液泛研究,估算了液泛点的气液速度。以两种波纹填料及一种新型垂直板规整填料为研究对象考察填料塔内液泛,将实验测得的泛点气液速度与单通道液泛模型预测值进行比较,发现Wallis模型能够较好地预测波纹填料的液泛特性,与实验值的平均相对偏差仅为-10.06%;而Drosos模型能够较好地预测垂直板规整填料液泛点,与实验值平均相对偏差仅为-4.09%。此外,采用数值模拟方法进行了液泛触发及传播过程的捕捉,结果显示液膜波动行为是引发填料层液泛的主要原因。     

气液两相流中压力波传播的实验研究

在含气率为0-0.7 m/s,折算液速为0-1.5 m/s范围内实验研究了气液两相泡状流和弹状流中压力波的传播.利用压力信号分析了气液两相流中压力波传播的速度和衰减特性,证明气液两相流中压力波的传播具有色散特性,其传播速度和衰减系数受含气率和扰动角频率的影响很大,而工质的折算速度对压力波的传播几乎没影响.     

气液两相管流相界面检测及数值模拟研究进展

准确识别相界面结构形态是相界面力学分析的基础,也是研究气液两相流动规律的一种重要技术手段。针对动力、能源、化工、医药及航空等领域气液两相管流的相界面拓扑性强、变化速度快、实现准确测量难度大等特点,开展了气液两相管流相界面检测技术和数值模拟方法的综述研究。相界面检测技术主要有电容法、电导法、光导法、射线法、热学法、声学法、核磁共振法以及近年来发展起来的金属丝网传感器检测技术、过程层析成像技术和高速粒子成像技术;数值模拟方法有PIC法、MAC法、ALE法、VOF法和Level-Set法等。通过对比分析各种方法的优势和局限性,提出了气液相界面的追踪检测技术的研究策略和发展趋势,可为气液两相流的研究提供有益参考。     

流动方向对三角形柱体气液两相涡街的影响

在５０ｍｍ管道内，分垂直上升和垂直下降两个方向，试验研究了气液两相混合物的流动方向对三角形柱体两相涡街的影响，分析了气液两相混合物流过两种尺寸的三角形柱体时的旋涡脱落规律，初步研究了气泡尺寸对气液两相涡街的影响．     

水平细圆管内气液两相流动界面形状的分析

为精确确定水平细圆管内气液两相分相流动的界面结构，提出采用基于相平衡理论的最小能量原理分析，研究重力、界面剪切力和表面张力对气液两相流流型的影响；分析小尺度下水平圆管气液两相流动的特点。发现即使在细圆管内，相界面间的剪切力对气液两相流流型的影响依然比表面张力显著得多。利用最小能量原理提出了可预示两相系统气液界面形状的方法。     

气液段塞流气弹区相界面结构理论

根据气液段塞流气弹区相界面结构特征将气弹区分为气弹头、气弹体、水跃面和气弹尾四部分,并根据各自的流动和界面结构特征分别进行模化,建立了描述不同倾角的圆管内气液段塞流气弹区相界面结构的一维理论模型.该模型的计算结果表明,气液混合Froude数、管道倾角和气弹长度显著影响气液段塞流气弹区相界面结构,计算与实验结果吻合良好.     

气液两相流界面波非线性稳定性分析研究

通过对双流体模型方程进行简化，得到了双曲型两相流非线性控制方程组．进而导出了该方程组的特征线方程，利用有限差分及特征线方法求解了特征线方程，考察了界面扰动随时间在空间的发展状况，并与实验和线性稳定性分析结果进行了比较．     

颗粒堆积床内两相流动阻力及相间摩擦力

为了探究颗粒堆积多孔介质通道内两相流动阻力特性,使用不同尺寸的球形颗粒构建实验床,在碎片床冷却性实验装置(DEBECO)上进行了气-水两相流动实验.基于实验数据,对比验证了多孔介质内两相流动阻力压降预测模型,重点分析了颗粒床内气液两相相间摩擦力对阻力压降的影响.结果表明:对小尺寸(如d=1.5mm)颗粒堆积床,气液两相相间摩擦力对其两相流动阻力压降影响微弱,两相流动阻力压降随气速增大呈逐渐上升的趋势;对大尺寸(如d=6mm)颗粒堆积床,在低速下气液两相相间摩擦力对阻力压降影响显著,随气速增大,其阻力压降出现先下降后上升的趋势.     

塔河缝洞型碳酸盐岩油藏注气提高采收率物理模拟研究

鉴于塔河缝洞油藏单井注气吞吐试验取得了较好采油效果,为将注气技术从单井吞吐向单元区块进行推广,有必要优化缝洞型油藏单元注气方式。本文首先通过岩板刻蚀缝洞模型来研究不同气驱方式的产液特征、产液规律,在此基础通过具有类似缝洞结构的玻璃刻蚀模型开展可视化物理模拟研究来定性解释上述规律产生的机制。板状模型物理模拟研究发现,缝洞模型水驱后以不同方式注气,第一阶段皆表现为产水、不出油;不同注气方式产油速度、采收率增值差别较大。从采油速度看,转单纯注气效果优于气水同注、气水交替和注泡沫;从采收率增值看,泡沫驱 >气水同注> 纯氮气驱 >气水交替。研究表明,水、气体、泡沫在缝洞介质中流动特征可概括为：气往高处去,水往低处流,泡沫高低都能走,上述驱替介质在缝洞模型中特定的行进方式决定了其对水驱剩余油的作用机制和产液特征。     

冷凝激波管内水,乙醇凝结两相流的理论和实验研究

对冷凝激波管内的水、乙醇蒸汽凝结两相流进行了较深入的理论与实验研究，蒸汽在自发凝结时，伴有潜热释放，气液两相之间产生传质、传热及动量传递，从而存在耦合效应。本文从两相流的基本方程组出发，导出非定常凝结两相流的特征线及其相容方程组，从而对激波管内凝结两相流进行了理论分析及数值计算。在一凝结激波管试验台上分别对水、乙醇、苯３种工质的凝结两相流进行了实验测试，用光测系统对液滴进行光散射测量，并引入先进的     

泡沫体系多流态渗流特征试验

为研究低张力泡沫体系多流态渗流特征,采用泡沫驱替试验分析泡沫渗流的瞬态和稳态变化特点、泡沫体系流动过程中的高、低干度流态区特征以及两种流态的转化条件。结果表明:泡沫在岩心内是逐渐形成的,当泡沫达到稳态后呈活塞式驱替;泡沫渗流具有多流态特征,在高干度流态区,压力梯度随液相速度增加而增加,压力梯度的对数值与液相速度呈较好的线性关系,而与气相速度关系不大;在低干度流态区,压力梯度随气相速度增加而增加,压力梯度的对数值与气相速度呈一定的线性关系,而与液相速度关系不大。     

桩106稠油油藏低气液比氮气泡沫驱实验研究

针对桩106普通稠油油藏水驱开发后期提高采收率的需要,同时为了克服常规泡沫驱注气成本和注入压力过高的问题,开展了低气液比氮气泡沫驱实验研究.泡沫驱油体系筛选实验结果表明:构建的泡沫驱体系0.2wt%DS2+0.5wt%Na2CO3具有良好的起泡性能(起泡体积570ml,析液半衰期590s),同时具有大幅度降低油水界面张力(1.4×10-3mN/m)和较强的乳化能力(最小乳化转速275r/min).岩心物理模拟实验表明,低气液比条件(0.2∶1—0.5∶1)下的氮气泡沫驱不但能够在水驱基础上提高采收率22%—30%,而且还可以防止气体的过早突破,从而起到较持久的调驱作用.低气液比泡沫驱是提高普通稠油油藏水驱开发后期采收率的一种经济有效的方法.     

模拟孔喉构型变径通道中微气泡流动特性研究

为了了解微泡沫驱中微气泡在多孔介质中的渗流特性,设计制作了一种集成T型通道和变径通道的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统观察了液相分别为去离子水和0.02%吐温20水溶液时,微气泡在变径通道内的流动特性,并采用CFD方法分析了微气泡融合、变形过程中速度和压力变化情况。研究结果表明,以去离子水为液相时,随着气体压力和液相流速的变化,微气泡在流经变径通道时出现融合和不融合两种行为;以0.02%吐温20水溶液为液相时,微气泡在流经变径通道时会依次通过;微气泡在“喉—孔”处融合时,表面张力促使微气泡变形导致周围流体速度波动较大,形成“涡流”;融合后的气泡再次进入“喉道”时,“孔道”内压力增大。本研究有助于进一步认识微泡沫驱的渗流特性及驱油机理。     

考虑实际界面张力的凝析气井临界携液流量计算方法

 为提高凝析气井井筒积液状态判断的准确率,通过对凝析气藏气液界面张力和气井携液常规模型的分析,研究了考虑实际界面张力的气井临界携液流量计算方法。根据气井井筒的温度及压力计算出实际界面张力,通过引入实际界面张力对常规模型进行修正,得到考虑实际界面张力的气井临界携液流量计算模型;在实际计算时将产油气井和油水同产气井区分对待,产油气井以油气界面张力计算,油水同产气井以气水界面张力计算。应用修正的3 种常规模型分别对新疆某凝析气田20 口气井的临界携液流量进行计算比较,表明修正Turner 模型计算结果对井筒积液判断的准确率达到90%,可作为该区域气井积液的判断标准。     

二元复合驱体系优化及转注时机实验研究

聚合物驱加剧了油藏的非均质性以及剩余油的启动难度，利用复合驱降低界面张力和流度控制协同作用能够进一步提高原油采收率。通过复配不同性能的复合体系进行室内驱油实验和转注时机研究。结果表明，复合体系中的流度控制能力和降低界面张力对驱油效果的贡献比为1.2：1.0，利用水驱特征和不同节点后续水驱特征公式的差异，建立了快速判断聚合物驱后复合体系的最佳转注时机，即后续水驱阶段即将失效阶段转注复合体系时效果最佳；实验研究的条件下优化出的复合体系是以流度控制能力为主、降低界面张力范围是10^-1~10^-2 mN/m；聚合物驱结束后开始后续水驱0.14 PV是复合驱的最佳转注时机，适宜挖掘聚合物驱后的剩余油。