傾斜及水平油水兩相管流流動特性測量.pdf

1、傾斜及水平油水兩相流動現(xiàn)象廣泛存在于石油工業(yè)中，流動參數(shù)測量對生產(chǎn)過程及工藝優(yōu)化具有重要意義。由于油水兩相流流動結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)高度隨機(jī)性、不穩(wěn)定性及多態(tài)性，流動過程參數(shù)難于測量。本文針對傾斜及水平油水兩相流復(fù)雜流動現(xiàn)象，設(shè)計了環(huán)形電導(dǎo)傳感器及陣列探針傳感器。在天津大學(xué)多相流實(shí)驗(yàn)裝置上測取傾斜及水平油水兩相流宏觀電導(dǎo)信號及局部探針信號的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)得到了兩相流流型圖、兩相流相關(guān)速度及含水率等流動參數(shù)。采用非線性分析方法研究了傾斜油水兩相流非線性

2、動力學(xué)特性。應(yīng)用雙流體物理模型及數(shù)值模擬技術(shù)研究了水平油水兩相流流型轉(zhuǎn)化問題。采用電導(dǎo)與電容傳感器組合測量方法研究了水平油水兩相流分相流量測量問題。論文研究工作取得了如下創(chuàng)新性成果：
　　 1.采用環(huán)形電導(dǎo)傳感器與5路縱向微探針陣列傳感器組合測量方法提取了傾斜油水兩相流動結(jié)構(gòu)信息，在此基礎(chǔ)上測量得到了不同角度的大管徑傾斜油水兩相流流型圖，得到管徑對流型轉(zhuǎn)化邊界有較大影響的結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)測量流型基礎(chǔ)上，提出一種新的傾斜油水兩相流混沌

3、吸引子形態(tài)分析方法一混沌吸引子周界測度方法?？疾炝宋又芙缣卣髁侩S相空間嵌入?yún)?shù)時間延遲的變化規(guī)律，分析結(jié)果表明：吸引子面積增長率是描述吸引子形態(tài)的不變特征量，該特征量對水為連續(xù)相的擬段塞水包油(D O/W PS)和局部逆流水包油(D O/W CT)流型變化敏感，具有較好的識別效果，為從吸引子形態(tài)周界測度關(guān)系探尋流型演化的非線性動力學(xué)機(jī)制提供了一條新途徑。
　　 2.采用環(huán)形電導(dǎo)傳感器與8路徑向微探針陣列傳感器組合測量方法提取

4、了20mm水平及近水平油水兩相流流動結(jié)構(gòu)信息，在此基礎(chǔ)上測得水平及近水平油水兩相流全部六種流型的流型圖。采用雙流體模型、分散流模型以及相態(tài)逆轉(zhuǎn)等物理模型計算了流型邊界，研究結(jié)果表明：ST&MI與半分散流型(D O/W&W、DW/O&D O/W)的轉(zhuǎn)化邊界、半分散與全分散流型(D O/W、D W/O)的轉(zhuǎn)化邊界的物理模型與實(shí)驗(yàn)測量流型結(jié)果較為吻合；ST與ST&MI流型邊界的物理模型與實(shí)驗(yàn)測量流型有較大差異，角度傾斜則會加劇物理模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)

5、果的差異。所開展的水平油水兩相流數(shù)值模擬工作為從理論上認(rèn)識流型演化規(guī)律提供了可行辦法。
　　 3.采用目前大慶油田使用的水平井生產(chǎn)測井電導(dǎo)與電容組合儀對水平油水兩相流分相流量測量方法進(jìn)行了研究。由于電導(dǎo)與電容傳感器對水為連續(xù)相和油為連續(xù)相具有不同的敏感特性，根據(jù)其實(shí)際測量響應(yīng)特性，提出了總流量在20～50方/天(低流量)及100～200方/天流量(高流量)范圍內(nèi)，分別采用電容及電導(dǎo)傳感器測量分相流量的方案。對油水相間存在較大滑脫