井筒气液两相流流动特性模拟试验研究

作者:高庆华[1] 李天太[2] 赵亚杰[1] 李明[3] 孙洁[4] 刊名:长江大学学报自然科学版(中旬) 上传者:丁海生

【摘要】在理论模型研究的基础上,根据雷诺相似原理,设计了井筒两相流室内模拟试验,研究了垂直管流型和两相流流动特性,绘制了垂直管流型图。应用流型图对各类气井井筒流态进行了判识,对流型图和2种预测模型的判别结果进行了对比研究,深入分析了井筒气液两相流的流态转变、流动稳定性、压降波动特征变化等流动特性。可知环状流和雾状流具有较好的稳定性。由绘制的流型图与修正的Hasan-Kabir和Zhmx模型对比分析,流态的判别结果一致,符合工程计算要求。

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长 江 大 学 学报 (自科 版 ) 年 月号石油中旬刊 第 卷 第 期 () , 井 筒气 液 两相 流 流 动 特 性 模 拟 试 验 研 究 高 夹华 (陕西延长石油 (集团)有限责任公司研究院,陕西 西安 ) 李 天 太 (西安石油大学石油与天然气工程学院,陕西 西安 ) 赵 亚 杰 (陕西延长石油 (集团)有限责任公司研究院,陕西 西安 ) 李 明 (中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院,新疆 克拉玛依 ) 到洁 (陕西延长石油 (集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心,陕西 西安) 摘 要 在 理 论 模 型 研 究 的基 础 上 ,根 据 雷 诺 相 似 原 理 , 设 计 了 井 筒 两 相 流 室 内模 拟 试 验 , 研 究 了垂 直 管 流 型 和 两 相 流 流 动 特 性 ,绘 制 了垂 直 管 流 型 图 。 应 用 流 型 图 对 各 类 气 井 井 筒 流 态 进 行 了判 识 , 对 流 型 图 和 种 预 测 模 型 的判 别 结 果 进 行 了对 比 研 究 ,深 入 分 析 了井 筒 气 液 两 相 流 的流 态 转 变 、 流 动 稳 定 性 、压 降波 动 特 征 变 化 等 流 动 特 性 。可 知 环 状 流 和 雾 状 流 具 有 较 好 的 稳定 性 。 由绘 制 的流 型 图 与 修 正 的 和 模 型 对 比 分 析 ,流 态 的 判 别 结 果 一致 ,符 合 工 程 计 算 要 求 。 关 键 词 两相 流 ; 流 动 型 态 ;模 拟 试 验 ; 流 动 稳 定 性 中 图分 类 号 文 献 标 志 码 文 章 编 号 () 两相 流 动特性 的参 数一 般有 个 :每一相 的体积 流 量 、系 统 压力 、加热 热 流 密 度 、每 一 相 的密 度 和粘 度 、相界 面 的表 面张力 、流 道 的几何 形状 、大 小和 方位 、流 动方 向、流体 人 口状态 和进 人 流道 的方 式等 。由于 流动条 件变 化 的多样 性和 研究 角度 的多 样性 ,对 流型 的 各种 定 义建 立 在 主 观 观 察 的结 果 上 , 并且 还是 根 据流 动的形 态特 点来 划分 流 型 ,因此 不同 的研究 者对 流 型的定 义 和划分 差 异很 大 ,对 流型判 别 只能定 性判 断 ,还 没有公 认 的定量 判 断方 法。为 此 ,笔 者 在理 论 模 型研 究 的基 础 上 ,根 据 雷诺 相 似原 理 ,设计 进行 了井 筒两 相 流室 内模 拟试验 。 试验装置 试验 的实施 依 托 西 安 交通 大 学 动 力 工 程 多 相 流 实 验室 油 气 水 实 验 台 ,试 验 装 置 系 统 如 图 所 示 。 整 个装 置 主要 是 由循 环 水 系统 、空 气供 给系 统 、试 验 管路 以及 计算 机采 集 系统 个部 分组 成 。 试 验管 段 由透 明的 有 机 玻璃 管 制 成 的 ,便 于 对 试 验现 象 进 行 可 视 化 观 察 ,总 长 ,测 量 管 段 长 ,管段 内 径 。在 距 管 人 口 和 处 设 置 个 测 压 点 ,这 个 测压 点 间 的流 动 可 认 为 已进人 流动 稳定 段 ,在 第 一 测 压 点 处 用压 力传 感 器 测 试验 管 内系 统压 力 ,在 个 测 点 之 间装 差 压 传 感 器测 点 之 间压降 。 旁 通

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