利用CFD方法預(yù)測長喉頸文丘里濕氣流量測量模型.pdf

1、由于石油天然氣工業(yè)需求推動,濕氣的在線不分離計量技術(shù)已經(jīng)引起越來越多的天然氣生產(chǎn)者、研究者和流量計生產(chǎn)廠商的關(guān)注。本文致力于利用計算流體力學(xué)(CFD)實現(xiàn)濕氣在線不分離測量,主要完成了以下工作:
　　(1)本文對高壓濕氣流量測量仿真實驗方法開展了研究,探索了歐拉模型進行濕氣仿真的可行性。針對標(biāo)準(zhǔn)文丘里高壓濕氣工況,開展歐拉模型下湍流模型的研究,得出了RSM湍流模型較為適用的結(jié)論。利用RSM湍流模型,歐拉多相流模型進行仿真計算,并將

2、得到的結(jié)果與DPM模型、NEL實流實驗的實驗數(shù)據(jù)進行比較。歐拉模型的最大誤差為3.75％,均方根誤差為2.08%,誤差較小,較DPM模型略優(yōu),由此而得出了可以利用歐拉模型進行高壓濕氣仿真的結(jié)論。
　　(2)基于口徑為DN50,β=0.55、β=0.4及口徑為DN32,β=0.4三種結(jié)構(gòu)的長喉頸文丘里管,針對3MPa壓力下、氣相流量范圍為10000Nm3/d-160000Nm3/d，GVF>91%的中石油西南油氣田現(xiàn)場的工況,利用多

3、相流歐拉模型和DPM模型分別進行了仿真計算。將口徑為DN50,β=0.55、β=0.4兩種結(jié)構(gòu)的歐拉和DPM仿真預(yù)測模型分別應(yīng)用于井口現(xiàn)場實現(xiàn)兩相流量的在線預(yù)測,并比較兩種多相流模型的優(yōu)劣。對于氣相的實時測量,兩種結(jié)構(gòu)下,歐拉模型均方根誤差在4%左右，DPM模型為5%左右,修正后歐拉模型均方根誤差仍小于DPM模型。對于液相測量,DN50-β=0.4的結(jié)構(gòu)下,DPM模型略優(yōu);DN50-β=0.55的結(jié)構(gòu),歐拉-袁模型較好。經(jīng)過比較及權(quán)衡,

4、得出在濕氣工況下歐拉模型較DPM模型準(zhǔn)確的結(jié)論。
　　(3)針對壓力為10-14MPa,氣相流量為20000-370000Nm3/d，GVF>35%的塔里木氣田的高壓高含液工況,基于口徑為DN50,β=0.55、β=0.4這兩種結(jié)構(gòu)的長喉頸文丘里管,采用多相流歐拉模型建立了氣液流量計量預(yù)測模型。其中，DN50-β=0.55結(jié)構(gòu)下的仿真介質(zhì)為天然氣和凝析油,DN50-β=0.4結(jié)構(gòu)下的仿真介質(zhì)為天然氣、凝析油、水。氣相預(yù)測模型在大氣