傾斜及水平油水兩相管流流動(dòng)特性測(cè)量.pdf

1、傾斜及水平油水兩相流動(dòng)現(xiàn)象廣泛存在于石油工業(yè)中，流動(dòng)參數(shù)測(cè)量對(duì)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(dòng)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(dòng)過程參數(shù)難于測(cè)量。本文針對(duì)傾斜及水平油水兩相流復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)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(cè)取傾斜及水平油水兩相流宏觀電導(dǎo)信號(hào)及局部探針信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(cè)量方法研究了水平油水兩相流分相流量測(cè)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(cè)量方法提取了傾斜油水兩相流動(dòng)結(jié)構(gòu)信息，在此基礎(chǔ)上測(cè)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(duì)流型轉(zhuǎn)化邊界有較大影響的結(jié)論。在實(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)度方法?？疾炝宋又芙缣卣髁侩S相空間嵌入?yún)?shù)時(shí)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(duì)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(shí)別效果，為從吸引子形態(tài)周界測(cè)度關(guān)系探尋流型演化的非線性動(dòng)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(cè)量方法提取

4、了20mm水平及近水平油水兩相流流動(dòng)結(jié)構(gòu)信息，在此基礎(chǔ)上測(cè)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(jì)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(cè)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(cè)量流型有較大差異，角度傾斜則會(huì)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(shí)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(cè)井電導(dǎo)與電容組合儀對(duì)水平油水兩相流分相流量測(cè)量方法進(jìn)行了研究。由于電導(dǎo)與電容傳感器對(duì)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(cè)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(cè)量分相流量的方案。對(duì)油水相間存在較大滑脫