油水两相流

摘要： 目前常采用注水方式开采石油,但是含水输油管道中常发生CO_(2)腐蚀现象,因此采用计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD),研究了不同含水率、不同流速下的直管和弯管中油水分布情况,确定了输油管道CO_(2)腐蚀的发生条件,并分析了流速及含水率对壁面剪切力的影响。结果表明,CO_(2)腐蚀的发生取决于管道内的含水率和流速。当含水率升高时,油品浸润在管道内壁阻止腐蚀的发生;当含水率降低时,积水量增加,导致CO_(2)腐蚀严重。当流速增大时,管道内发生湍流,因此难以形成积水,降低腐蚀风险。但是,流速增大时会导致壁面剪切力增加,破坏腐蚀产物膜,进而进一步加快腐蚀速率。向下倾斜弯管在重力作用下往往不会发生积水,腐蚀风险低;向上倾斜弯管最容易发生积水,腐蚀风险高;受冲刷作用的影响,弯头端的腐蚀严重。弯头处容易受腐蚀和力学的交互作用,因此腐蚀严重。研究结果对油田集输管道的安全运行具有一定的指导意义。

摘要： 现有油水分离用碟式分离机相关研究均忽略了液滴的聚并与破碎行为,以及其对内部流场和分离性能的影响规律,致使碟式分离机理论难以深化,严重制约着碟式分离机的发展及应用。为此,采用CFD-PBM耦合模型研究油滴在碟式分离机内的聚并、破碎行为以及该行为对分离性能的影响。结果表明入口油滴的粒径主要为8~40μm,而预分离区和轻相出口的油滴粒径在80μm以上,说明油滴在这两个位置主要发生聚并行为。在碟片间隙和底部流道,油滴粒径由预分离区的80μm降低至70μm左右,说明油滴在这两个位置主要发生破碎行为。将模拟所得分离效率与实验所得结果对比,发现其误差最大仅为5%,表明PBM模型可以较为准确地揭示油滴在碟式分离机中的聚并与破碎行为。通过研究发现油滴在碟式分离机中的确存在着明显的聚并与破碎行为,并且以聚并为主。研究结果不仅能为深入研究碟式分离机的分离性能奠定基础,也能为碟式分离机的结构设计提供理论指导。

摘要： 持水率是水平井产液剖面测井的关键参数之一,水平井油水两相流流型由于受到井筒斜度影响复杂多变,导致准确测量持水率非常困难。根据中国水平井的开发特点,采用集流式测井方案,利用环形阵列电导传感器与周向阵列电导探针传感器组合的持水率测量实验样机,在水平井多相流模拟实验装置上对油水两相流持水率测量方法开展了动态实验研究。分析模拟井筒倾斜角对持水率测量传感器输出响应的影响,计算持水率测量误差。实验结果表明,在流量为3~200 m^(3)/d时,持水率的测量范围为30%~100%;当油水两相流总流量小于60 m^(3)/d时,持水率的测量结果要进行井筒倾斜角的校正;当油水两相流总流量大于60 m^(3)/d时,持水率的测量结果受井筒倾斜角的影响可忽略。研究结果为水平井产液剖面油水两相流的持水率测量提供了一种新方法。

摘要： 现阶段基于文丘里流量计进行的多相流研究主要集中在气液两相流,针对液液两相流的研究很少,因此研究文丘里流量计内的液液两相流动规律具有重要意义。本文使用ICEM建立合适的物理模型并网格划分,利用Fluent流体仿真软件对不同流量、不同含水率下的流体进行数值模拟,分析比较数值模拟与理论计算之间的差别。结果表明,随着入口含水率的增加,持水率同时增加,但增加的幅度不同。

摘要： 含率是描述油水两相流流动的重要参数,为油水两相流计量资料的解释和提高计量仪器测量精度提供了有效帮助。但是现有基于分离方法的含率测量存在分离装置过大的问题,而且往往要求传感器具有高精度。针对上述问题,提出一种基于相态调控的油水两相流含率在线测量方法,建立基于小波变换的相态拐点识别模型,建立基于贝叶斯变换的相态识别模型,实现油水相态识别并进行数值模拟优化。依据数值模拟结果,制作实验样机,并进行含率测量试验。试验结果表明,含率测量精度优于3.23%,含率测量重复性为0.0003。基于该方法设计的含率测量样机体积小,不依赖于传感器的精度,可广泛应用于油田地面含率在线测量。

摘要： 利用PIV技术及光流技术得到油水两相流流场时,由于油水两相流中油水分布极不均,得到的流场往往存在大量空白矢量和错误矢量.为对油水两相流流场中空白矢量和错误矢量进行修复,利用图像修复Criminisi算法修复流场,并通过改进优先级计算和引入局部引力思想提高修复精度.通过在人为缺损仿真流场中与实际工况下检验修复效果,结果显示改进算法效果优于Criminisi算法,且对油水两相流流场有较好修复效果.

摘要： 为研究油流携水过程中的积水运动特性,明确排除积水临界条件。以0#柴油、自来水为实验介质,利用内径(D)为50,80 mm,上倾倾角(β)为1°,5°,10°的水平-上倾实验环道,对表观油速(U_(os))为0.25 m/s、无量纲水相高度(h/D)在0.5范围内,油流剪切作用下的管道积水运动特征进行实验。研究结果表明:积水流型随表观油速、无量纲水相高度、上倾倾角的增大由光滑分层流逐渐向波状分层流、液滴分层流过渡,其中表观油速影响最为显著;积水爬坡距离随表观油速增加而显著增加,随上倾倾角增大而减小,随无量纲水相高度减小而减小;实验说明弗劳德相似准则能较为准确地预测起伏管道中积水携带临界表观油速;由弗劳德相似准则预测可知,内径为489 mm管道积水排除的临界表观油速约为1.60 m/s,研究结果对减少管道内腐蚀有一定指导意义。

摘要： 针对低产水平井内流体的流动特征,在剖析阵列持水率仪器测井原理及探头响应情况的基础上,借助多相流动模拟实验装置开展模拟实验研究,利用实验数据对比研究平均值法、分层界面法、成像法和积分法这4种适用于低产水平井油-水两相流的持水率计算方法.研究结果表明,成像法在低流量含水率较低时与实验标尺刻度持水率值之间误差较小并具有较高的准确度,而当含水率升高时分层界面法的误差约为5％,表明分层界面法在高含水情况下具有较好的适用性.

摘要： 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.

摘要： 实现油水两相在输送管道内的分离可提高输送介质流量的计量精度。目前关于管内油水分离器结构参数优化研究鲜有报道。提出了一种螺旋式油水分离器,并借助CFD数值模拟方法,采用雷诺应力模型,基于正交试验方法,对输送管道内螺旋分离器的结构参数开展优化研究,获得螺旋分离器最佳结构参数。对最佳结构分离器的流场特性及分离性能开展分析,对螺旋分离器的高效性及正交优化试验结果的准确性进行验证。结果显示:通过对结构参数正交结果分析,得出3个结构参数,按照对分离比率影响显著性由高到低分别为螺距、升角及螺旋圈数。在相同介质参数及流量条件下,得出了螺旋分离器的螺旋升角,螺旋高度及螺距的最佳值,优化后螺旋分离器的油水分离比可由1.17提高到2.21。

摘要： 前人小管径多相流的实验成果不能准确描述大管径高流量不同井斜油水两相流的流动状况,急需开展相关研究.通过ICEM CFD建立9组不同井斜,内径124mm,长度6000mm的井筒,利用FLUENT中的VOF多相流模型对总流量100-1500m3/d、4组不同含水率的油水两相流进行数值模拟,结合Trallero分类方法将流型划分为8种,并制作了以总流量、倾角为坐标的流型图.分析可得:井斜θ=0°水平流时,流型以光滑、波状分层流为主,当总流量增加时,逐渐变为界面混杂分层流或间歇流;当含水率增大时,流型逐渐变为油-油包水、油包水或水包油-水、水包油;井斜θ＞0°时,流型与水平流相似,但水相出现回流,局部持水率变大;井斜θ＜0°时,水相在底部加速流动,局部持水率变小.

摘要： 通过自主设计并搭建的油水两相流高强钢流动腐蚀试验台架对输油管线X80高强钢油水两相流内腐蚀进行研究.实验段由满足流型观察可视化要求的有机玻璃管搭建,并在管道内嵌入X80高强钢材的钢环作为试件,流体介质采用46#机械油和自来水,通过失重法测量了不同含水率(20％、80％、100％)、不同倾角(-8.、8.)、不同流速(0～2.0m/s)及不同管型(直管和弯头)条件下的腐蚀速率,并使用SHIMADZU扫描电镜观察了试样表面的微观腐蚀形貌.

摘要： 油水混合物反相是油水两相流的特殊现象,反相过程中管道内压力迅速增大,对管道系统的设计和运行具有重大影响.本文对油水反相进行了理论分析和实验研究,油水反相过程中油水界面发生变化而产生能量消耗,因此考虑体系的界面能对压降的影响,修正了管路压降公式,提出了反相压降模型,并根据实验数据拟合了系数,实验发现油水反相阶段出现了大量的复合液滴,原油反相时的含油率要比白油低,原油反相区间比白油的反相区间更宽一些.

摘要： 本文采用差压传感器测量油水两相流持水率流动参数.首先,在内径为20mm的垂直上升管段中进行了低流速高含水油水两相流动态实验,获取了水包油段塞流、水包油泡状流、水包油细小泡状流的差压传感器响应;然后,通过摩阻校正,将差压测量值转化为持水率,并与快关阀法持水率测量结果进行对比;最后,基于差压法测量的持水率参数,建立了低流速高含水油水两相流漂移模型,获取了较高精度的油相及水相表观流速预测结果.

摘要： 针对水平管油水两相流中水相导电时,实现含水率0-100％范围测量问题,提出一种用于油水两相流含水率测量的电容电导组合传感器.根据两相流中连续相的不同,选择不同传感器测量数据实现含水率的测量.通过对油水两相流实验测试数据的分析,得到电容和电导传感器在全范围测量时的响应特性曲线,并实现传感器之间的数据选择.实验结果表明,含水率为25％是选择传感器的关键区域.将电容和电导传感器测试数据与相应的测量模型结合,可实现含水率的全范围测量,测量结果具有较高的精度和良好的线性度.

摘要： 流型问题在多相流研究中占有重要地位,对于流型转捩点的研究具有很高的学术价值,但是其研究比较困难,对其影响因素的研究有待完善,测量手段也有待改进.本研究采用电阻层析成像技术和压力传感器对油水两相流流型特征进行了实验研究,分析数据重建图像并绘制了流型图.实验使用白油和水作为介质,在管道内径50mm,总长约20m的有机玻璃循环管路中进行.电阻层析成像(Electrical Resistance Tomography, ERT)系统采用单截面16电极,并在管道上加装压力传感器,通过改变管道入口处水相和油相的表观速度来产生不同流型.实验中采集了不同电极对上的电压变化,其后运用反投影算法重建管道截面内电导率分布,进而判断其中各相相分布,实现可视化测量,最后基于流型特征根据实验结果做出对不同流况的流型预判,绘制流型图,并绘制各流型之间的转换边界曲线,和已有流型图进行对比,为流型识别的深入研究提供支持.

摘要： 我国各大产油区大多数已经开发到后期,产出多为高含水原油.因集输管道输送的原油中携带的溶解了腐蚀性杂质的水在管道低点或流动死区聚集,导致管道相应区域发生内腐蚀,进而造成管道穿孔的问题越来越突出.针对于此项问题,基于流体动力学,结合输油管道实际工况,运用仿真软件OLGA与Fluent针对高含水率原油在管道内的油水两相流进行模拟计算,通过改变管道倾角与含水率变化来确定两种因素对于原油在管线中的运动状态下水相分布的影响.结果表明:在管道抬头段油水两相分布变化剧烈,水相聚集现象明显.据此,对输运高含水原油集输管线管道腐蚀情况进行数据分析预测,进而确定管线安全运行的重点监测位置.

摘要： 本文介绍了一种无可动部件的应用于高含水油井油水两相流产液剖面测试的仪器,并进行了模拟井实验研究及标定检测,模拟井实验结果表明,该仪器在高含水的情况下可以进行可靠地流量及含水率的测试.现场应用结果表明,该仪器一次下井同一测点可以同时获得两种方法测得的流量数据,提高了测井成功率,另外由于无可动部件及阻流元件,不受流体黏度影响,在三元复合驱产出井中具有明显的优势,可以进行可靠地测量.

摘要： 在输油管线内油水两相流动环境下,由于积液造成的内腐蚀现象是导致管道失效的重要原因,而临界流速和临界倾角是决定油相携水特性乃至积液现象的关键参数.本文从管道底部含水率分布规律的角度提出了积液的判断准则,并基于油水两相流动力学特性,考虑油水间相界面波动特性,建立了一个基于积液机理的临界流速预测模型,并根据湍动能分布规律,研究了管径对于临界流速的影响以及流速对临界倾角的影响机制.

摘要： 设计出了一种新型圆周分布变面积式液体电极电容传感器,用于在线测量油井的持水率.传感器的电介质选用聚苯硫醚和聚四氟乙烯两种工程塑料喷涂烧结而成,具有耐高温、耐腐蚀、不沾水、不沾油、灵敏度高等优良特性.实验结果表明:圆周分布的结构能够使电容信号准确反映持水信息,传感器对水的敏感度大大提高;持水率在0-100％实验范围内,测量平均误差为2.6％,最大误差不超过8.5％,且流型对测量结果的影响很小.

摘要： 本发明涉及一种气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置，包括进气管、进水管、进油管和主循环管道；主循环管道为“日”字形结构，“日”字形结构的左、右两侧分别为竖直上升流动管段、竖直下降流动管段，中部、下部分别为气液分层流倾斜下降管段、油水两相倾斜回流管段，上部为集气管；进气管的出口端与竖直上升流动管段的中下部连通，进水管、进油管的出口端均连入进气管上，集气管上设有排气口，竖直上升流动管段的最下端连接有排液口，竖直下降流动管段的下部设有油水两相流分配器。本发明使互不相溶的油水两相在主循环管道内循环流动、充分混合，将循环混合后的油水两相按等相份额的要求分配到管束的每个支管。

摘要： 本发明涉及一种基于超声衰减机理模型的油水两相流相含率测量方法，采用一个主接收传感器以及6个辅助超声接收传感器；步骤如下：设主接收传感器的检测信号V

摘要： 本发明公开了一种油水两相流主导相判别装置及方法。它依次具有相连接的电导传感器、电导信号采集模块、信号处理和控制模块、通讯模块、计算机，电导传感器与双向电流激励模块相连。本发明利用油水两相流的电导信号，并通过最小二乘支持向量机建立分类模型完成电导数据的分类，进而实现了油水两相流中油为主导相、水为主导相和过渡状态三种油水配比状况的在线判别。该主导相判别装置具有传感器结构简单可靠、数据采集速度高、数据采集微机化、判别算法执行速度快、判别准确度高的特点，能够为油水两相流的流动机理研究、参数检测和工艺设计提供参考。

摘要： 一种用于科式质量流量计油水两相流和油气水三相流的实验装置，其特征在于，输液管道一端连通储液箱的底部，另一端设置在储液箱的上方开口部，输液管道中连通一个输液泵、两台质量流量计及阀门；输气管道进口端依次连通输气泵、控制阀门、超声波流量计、气体单向阀；气体管道出口端连通在两个质量流量计之间的液体管道上。在储液箱箱体内的上部设置一个变速的搅拌机。本发明结构简单，拆装方便，可以很好的对科式质量流量计进行两相流和三相流的测试。

摘要： 本发明涉及一种基于非线性超声的油水两相流相含率测量方法，所采用的非线性超声测量系统包括一对超声传感器、超声信号发生单元、功率放大器、超声信号采集单元以及上位机数据处理单元，超声传感器由一对固定在实验管道对侧的单晶宽频超声波换能器组成；包括下列步骤：(1)双端标定，标定超声非线性现象中二次谐波幅值A2与油水两相流中水相含率Φ之间关系；(2)相含率测量：利用超声波换能器发射端发射周期间隔的声波脉冲，在超声换能器接收端测量并提取对应的超声二次谐波幅值A2；利用滑动窗口对二次谐波幅值A2加权平均，并基于A2与水相含率Φ之间关系，计算相含率。

摘要： 本发明涉及一种气动循环式油水两相流等相份额流动分配装置，包括进气管、进水管、进油管和主循环管道；主循环管道为“日”字形结构，“日”字形结构的左、右两侧分别为竖直上升流动管段、竖直下降流动管段，中部、下部分别为气液分层流倾斜下降管段、油水两相倾斜回流管段，上部为集气管；进气管的出口端与竖直上升流动管段的中下部连通，进水管、进油管的出口端均连入进气管上，集气管上设有排气口，竖直上升流动管段的最下端连接有排液口，竖直下降流动管段的下部设有油水两相流分配器。本发明使互不相溶的油水两相在主循环管道内循环流动、充分混合，将循环混合后的油水两相按等相份额的要求分配到管束的每个支管。

摘要： 本发明涉及一种基于超声衰减机理模型的油水两相流相含率测量方法，采用一个主接收传感器以及6个辅助超声接收传感器；步骤如下：设主接收传感器的检测信号V2，6个辅助超声接收传感器辅助接收传感器的检测信号分别为V3……V8，计算检测信号V2，V3……V8与激励信号V1的超声强度衰减；计算管道内油水两相流流体的总超声衰减系数和各个辅助超声接收传感器的超声扩散衰减量之和；检测主接收传感器接收到信号和信号发射传感器发出激励信号的渡越时间；计算油水两相散射参数；计算出油水两相流的各相含率。本发明能够提升分含水率的估计精度。

摘要： 本发明公开了一种油水两相流主导相判别装置及方法。它依次具有相连接的电导传感器、电导信号采集模块、信号处理和控制模块、通讯模块、计算机，电导传感器与双向电流激励模块相连。本发明利用油水两相流的电导信号，并通过最小二乘支持向量机建立分类模型完成电导数据的分类，进而实现了油水两相流中油为主导相、水为主导相和过渡状态三种油水配比状况的在线判别。该主导相判别装置具有传感器结构简单可靠、数据采集速度高、数据采集微机化、判别算法执行速度快、判别准确度高的特点，能够为油水两相流的流动机理研究、参数检测和工艺设计提供参考。

摘要： 一种用于科式质量流量计油水两相流和油气水三相流的实验装置，其特征在于，输液管道一端连通储液箱的底部，另一端设置在储液箱的上方开口部，输液管道中连通一个输液泵、两台质量流量计及阀门；输气管道进口端依次连通输气泵、控制阀门、超声波流量计、气体单向阀；气体管道出口端连通在两个质量流量计之间的液体管道上。在储液箱箱体内的上部设置一个变速的搅拌机。本实用新型结构简单，拆装方便，可以很好的对科式质量流量计进行两相流和三相流的测试。

摘要： 本实用新型公开了一种油水两相流主导相判别装置。它依次具有相连接的电导传感器、电导信号采集模块、信号处理和控制模块、通讯模块、计算机，电导传感器与双向电流激励模块相连。本实用新型利用油水两相流的电导信号，并通过最小二乘支持向量机建立分类模型完成电导数据的分类，进而实现了油水两相流中油为主导相、水为主导相和过渡状态三种油水配比状况的在线判别。该主导相判别装置具有传感器结构简单可靠、数据采集速度高、数据采集微机化、判别算法执行速度快、判别准确度高的特点，能够为油水两相流的流动机理研究、参数检测和工艺设计提供参考。