立管系统中严重段塞流的一维瞬态模型

严重段塞流主要出现在下倾管段、紧接有一上倾管段或立管段的气、液两相混输海底管道中。根据严重段塞流形成的4个阶段,从一维瞬态流体力学方程出发,建立了一个简化的、准平衡态的严重段塞流数学模型,该模型考虑了流体的物性及流动瞬态效应,可对严重段塞长度、段塞周期、流动速度、压力等特性参数的变化进行模拟。与其他瞬态多相流模型相比,本文模型具有数学模型简单、计算效率高的特点。数值模拟结果表明:当管径较小时,无论介质是空气和水,还是空气和油,由本文模型计算得到的段塞周期和压力结果都与实验数据吻合较好;当管径较大时,若介质为空气和水,则本文模型计算结果与OLGA软件模拟结果较接近;若介质为石油和天然气,在模拟工况范围内,除了小气量工况下偏差较大外,本文模型计算结果与OLGA软件模拟结果相比,段塞周期偏差在25%以内,压力偏差在10%以内;此外,用本文模型计算液塞生长阶段时间t1比Saga-tun模型模拟结果更接近实测结果。     

苏里格气田苏10井区清管工艺的研究与应用

对清管过程中的两相流流体特征的研究有利于管道及上下游设备的操作与设计.现采用稳态Barua模型与具有较好组分追踪功能的动态分析TACITE编码对苏里格气田苏10井区的"枝上枝"布站中集气管道清管操作中两相流瞬时流动规律进行研究.对两种模型的模拟结果进行了对比分析,并重点分析了通球过程中清管压力、压差及清管速率等工况变化规律的计算结果.通过现场实践表明该方法得到的结果较保守,现场可将稳态模型与动态模拟结合使用,可起到较好的指导作用.     

苏里格气田井下节流综合预测

传统井下节流工艺通常采用图版法、简化模型或焓熵图图解法来求解节流降温过程,这些算法都缺乏通用性和计算的连续性。为此,应用TACITE稳态模型分别结合Perkins和Fortunati节流模型对苏里格气田井下节流过程的温度、压力变化进行模拟,并采用NETOPT网络优化模型对井下节流器的内径进行预测优化,同时采用多种模型对井下节流过程进行井下节流敏感性分析、天然气水合物抑制效果预测和流体临界状态判断。模拟结果与现场实测数据比较表明：多种预测模型的综合运用可较好地对井下节流过程的压力、温度、节流器内径等节流参数进行预测模拟,为该气田井下节流工艺提供了可靠的预测手段;井下节流可较好地简化井口流程并改善井筒天然气水合物的形成条件;马赫数临界判定方法对井下节流流体临界状态的判定要比理论临界压力比判定方法更严格、准确。     

起伏湿气管路持液率和压降计算模型

湿气集输管道在天然气开发中发挥着重要作用,如果湿气管道内存在积液,会导致能耗增加、腐蚀加剧和生成水合物等问题,但目前尚没有一个瞬态两相流模型能够准确地计算起伏湿气管道中的积液和压降规律。在已有的两相流双流体模型基础上,基于连续性方程和动量方程,建立了一种新的适用于起伏管路的瞬态两相流理论模型,并利用数值方法通过编制MATLAB程序实现对起伏湿气管道中持液率及压降等的计算。利用普光气田现场湿气集输管道的运行数据对模型进行了验证,并与多相流软件OLGA的模拟计算结果进行了对比。验证结果证明所建立的模型计算精度较高,持液率和压降的相对误差分别为±15%、±5.5%,可以应用于起伏湿气管道两相流的模拟。     

苏里格气田集输管线清管过程瞬态模拟

对清管过程中的两相流流体特征的研究有助于管线及上下游设备的设计及操作。为此,采用稳态Barua模型与具有较好组分追踪功能的TACITE编码瞬态模型对苏里格气田集气管线清管操作中两相流瞬时流动规律进行了研究,重点分析了通球过程中流型、液体流量、压力、清管速率及天然气水合物堵塞等工况的变化规律。结果表明：由于清管过程中地形起伏较大,流体出现了多种流型,液体流量与压力沿程波动较大;清管器速度在上升管段和下降管段的凹凸结合处由于前后压差的明显变化会发生较大的改变。通过对管道总持液量变化的分析,获取了清管后各阀组管线恢复稳态的时间。采用瞬态分析方法对清管器运行中温度变化研究的结论表明：各阀组在清管过程中没有天然气水合物的形成。进一步验证了清管节流理论的正确性。     

塔体周围流场分析

利用有限体积法对不同雷诺数下流体绕塔体的流动状况进行数值模拟。采用三阶精度的QUICK离散动量方程及瞬态PISO算法求解压力 速度耦合的方法 ,可以很好地模拟塔体背风侧的旋涡生成及脱落过程。计算结果、理论分析及经典实验结果比较一致。     

气侵过程井筒压力演变规律实验和模型

储层钻进时,由于地层压力预测不准造成地层气体侵入井筒,形成不稳定气-液两相流并导致井筒内压力剧烈变化,产生巨大的井控风险.为了揭示气侵过程井筒压力的演变规律,利用大型实验架进行了可视化模拟实验,测量气侵过程井筒压力变化,观察管内流动物理特征.将该过程简化为液体循环条件下垂直同心环形管管底连续注气过程,并基于非稳态流动理论和漂移模型建立了井筒气-液两相流动瞬态预测模型.该模型具有跟踪气-液界面等流动参数的功能,可采用半隐式有限差分法数值求解.实验数据分析表明:随着管底开始注气,管内压力先增大再减小;管路下部比上部先达到压力峰值,压力波动程度随着管深的增加而减小.模型数值仿真结果与实验数据吻合程度较高,证明了模型可用于预测气侵过程井筒流体瞬态流动特征.研究成果深化了对气侵过程井筒压力演变规律的认识,丰富了复杂工况钻井的水力学模型.     

深层页岩欠平衡钻井气液固三相瞬态流动传热模型研究

井底压力的准确预测和有效控制是深层页岩欠平衡钻井作业的关键，但岩屑及环空流体与周围环境之间的对流换热对传统井底压力计算模型精度的影响较大。为此，建立了瞬态非等温井筒气液固三相流动模型，根据连续性方程和动量守恒方程，计算了流体速度、相体积分数和压力，并求解了不同径向层的能量守恒方程，得到了整个井筒–地层系统的温度分布，并采用迭代法，耦合求解了深度和径向方向上的温度、压力和流体性质；模型计算结果与欠平衡钻井作业的现场数据之间误差小于5.0%，验证了该模型的准确性与可靠性。基于所建立的模型，对比分析了考虑和不考虑岩屑存在及对流换热效应时预测的压力和温度差异，分析了欠平衡压差、机械钻速、地温梯度等因素对井筒压力和温度分布的影响规律。深层页岩欠平衡钻井气液固三相瞬态流动传热模型为控压钻井、欠平衡钻井在深层页岩油气中的高效应用提供了理论支撑。     

TACITE——两相流动的综合机械模型

TACITE编码是稳态及瞬变多相流模拟工具，用于油气集输网络的设计和控制。已开发出一种标准液压模型，它适用于任何坡度和直径的管线，也可以处理实践中遇到的大多数流动状态的问题。新的模拟理论能区分两种类型的流动型式：①分离流型（层状的或环状的）；②分散流型。间歇流型（段塞、涡流）是这两种流型的结合。同样的理论已成功地用于边渡标准，确保通过这个过渡段的模型变量的连续性，这个条件对于正确模拟瞬变现象是很重要的。用显式万法实现瞬变分辨力。这种方法的优点是它能跟从波前传播，容易实现复杂管网的分辨力，而且鉴于物理模型和数值图解的进展，容易维护编码。这种标准液压模型的性能可利用大量的测试回路数据，特别是用Boussens工业测试回路来说明。根据现场数据而进行的首次测试给出了令人鼓舞的结果，特别是对低流量运行的凝析油管线。     

油气混输管线的瞬态过程分析

在油气两相集输管线中 ,常发生瞬态变化过程 ,瞬态两相流的研究对两相流管线的优化设计和安全运行具有重要意义。简单介绍了均相流模型、两相流模型、漂移流动模型、无压波模型和简化模型等瞬态流动模型的特点。以压力波和孔隙率波的传播为例对瞬态过程作了简要分析后 ,讨论了流量变化引发的瞬态效应 ,增加气相流量 ,压力突增 ,其峰值超过最终稳态压力值 ;减小气相流量 ,压力突降 ,最低压力小于终态压力 ;而改变液体流量时管线压力变化较平缓。最后分析了瞬态模型应用于油气混输管线需要考虑的问题。     

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。     

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��To select flow regulating valve, the flow capacity must be calculated first. Using legal unit of measurement and through theoretical derivation, in this paper, some formulas for calculating the circulation capacity of flow regulating valve in two usual states are derived, and the computer programs and calculating examples are presented also.     

一种用于低流量测量的浮子流量传感器

针对目前广泛存在的日产量小于10m3的油井及目前所应用的涡轮流量计测量下限较高和易砂卡等问题,根据流体力学相关原理,建立适合低流量测量的理论模型,分析其中的影响因素,采用独特设计技术,研制出外径为28mm的浮子流量传感器。通过实验,确立油井流量在0～20m3/d变化范围内,所研制的浮子流量传感器的测量频率响应与被测液体流量之间为线性关系。在模拟仿真系统所能提供的水流量下限(0.24m3/d)和油流量下限(0.05m3/d)情况下,传感器仍有较高频率输出响应,表明所研制的浮子流量传感器适合低产液油井流量测量。     

油--水两相流流型研究

油－水两相流动是石油工业中十分普遍的现象。研究油－水混合液的流变行为和它在集输管路里的流动规律,准确预测它的摩擦压降,对于油田集输管路的设计有着重要意义。本文扼要介绍了近２０年来国内外有关油－水两相流动的研究成果,包括油－水两相流动的流型,流型转换、流型和压降的关系等方面的一些理论和实验研究,并对未来油－水两相流研究的方向提出了一些看法。     

泡沫油流

泡沫油流是一种常见于加拿大和委内瑞拉很多重油油藏中 ,在液气驱生产阶段的气油两相非达西形态的油流。它不同于常规两相流 ,需有一个液相使其连续才能流动 ,并且其中包含分散气泡。本文首先从泡沫油流这一术语的含义开始讨论 ,然后简要回顾加拿大油田泡沫油流的生产实践。接下来对所涉及的孔隙规模机理和毛细力和粘滞力相互间的作用进行讨论 ;针对泡沫油流的数值模拟研究所提出的多种数学模型的优缺点进行了讨论     

热流散失测试井下流量方法

随着油田开发水平的不断提高,油藏工程、地质研究对油水井测试水平提出了更高的要求。大庆油田的聚合物驱油工程显示出良好的效果,提高油田采收率１２％以上,从而使聚合物驱油进入工业化实用阶段。了解聚合物的注入情况,掌握其分层注入量的变化情况成为油田开发的迫切...     

富氢气流量的测量与纯氢流量的计算

供需双方贸易交接计量以富氢气体中的纯氢量为准,由于测量的富氢气体中含有饱和水蒸气,随着温度的变化,其中的水蒸气与氢的体积分数均会发生变化,导致氢的平均相对分子质量不停变化,为测量带来困难。针对该问题,对比分析了涡街流量计方法、科氏力质量流量计方法、孔板流量计方法三种测量方案,最后选取孔板流量计结合热导式氢分析仪测量氢的体积分数,通过在流量演算器中进行密度补偿、干气部分计算、纯氢流量计算,实现了准确测量、数据可信。     

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。     

牛顿流体紊流-幂律流体层流的圆管分层流动规律

从流体力学中N—S方程与雷诺方程出发，建立了圆管两相中一相为幂律流体而另一相为牛顿流体分层紊流-层流流动的数学模型。通过两相分层紊流-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两相圆管分层紊流-层流的数学方程，通过数值求解分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层紊流-层流的流动规律，可以实现高粘流体的高效率输送。