油水两相流阵列电导探针与环形电导传感器组合测量方法研究

论文摘要

垂直和倾斜上升管中油水两相流流动结构及其相态逆转特性对流量检测影响很大。本文设计了阵列电导探针测量系统,并将该系统与纵向多级阵列电导传感器(VMEA)组合后,提出了研究油水两相流流动结构的一种新方法。经过阵列电导探针信号及VMEA信号综合处理分析后,取得了如下研究结论:1.对于垂直上升管中油水两相流不同流型,阵列电导探针输出信号波形具有明显不同的特点,根据波形曲线形态特征,可以实现对水包油流型、过渡流型和油包水流型的有效识别。采用递归分析方法处理VMEA传感器电导波动信号结果表明,具有平均测量特性的VMEA电导波动信号可以实现对上述三种流型的有效识别,并且阵列探针信号与VMEA电导信号识别流型结果具有较好的一致性。2.在阵列电导探针波形分析和VMEA传感器电导波动信号分析基础上,确定了所测量流动工况范围内的流型转换图,并与国内外发表的4种垂直上升管中油水两相流流型边界模型进行了对比,结果表明:运动波理论模型对由过渡流型向油包水流型转化的较高水流量区比较准确,而基于实验观察模型对由过渡流型向油包水流型转化的较低水流量区比较准确。3.对于倾斜上升管中油水两相流不同流型,采用阵列电导探针信号与VMEA电导传感器信号组合方式,可以对四种典型流型进行有效识别(D O/W PS、D O/W CT、TF和D W/O流型)。VMEA传感器直流电导信号在宏观上指示四种不同流型的结构特点,而阵列电导探针信号则能够识别每种流型在管道不同位置处的两相流体流动结构。此外,还得到了倾斜油水两相流相干系数与流动特性之间的变化关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 油水两相流检测技术研究意义
• 1.2 油水两相流流动结构
• 1.2.1 垂直上升管中油水两相流流型
• 1.2.2 倾斜上升管中油水两相流流型
• 1.3 油水两相流测量方法现状
• 1.4 课题主要研究内容及章节安排
• 第二章 油水两相流纵向电导探针阵列测量系统设计
• 2.1 两相流探针式测量方法
• 2.2 纵向阵列电导探针测量系统设计
• 2.2.1 电导探针的制作工艺
• 2.2.2 电导探针测量电路与信息采集
• 2.3 油水两相流动态试验
• 2.3.1 垂直上升管中油水两相流动态试验
• 2.3.2 倾斜上升管中油水两相流动态试验
• 第三章 垂直上升管中油水两相流相态逆转特性
• 3.1 不同流型电导探针信号特点分析
• 3.1.1 水包油流型
• 3.1.2 过渡流型
• 3.1.3 油包水流型
• 3.2 VMEA 传感器测量信息递归分析
• 3.2.1 递归图
• 3.2.2 垂直上升管油水两相流电导波动信号递归分析
• 3.3 垂直上升管中油水两相流流型转化边界
• 3.3.1 基于运动波理论的油水两相流流型辨识
• 3.3.2 基于泡的击碎聚合理论的油水两相流流型辨识
• 3.3.3 基于实验观察的油水两相流流型转换确定
• 3.3.4 油水两相流流型转化模型对比
• 第四章 倾斜油水两相流流动结构特性分析
• 4.1 不同流型电导探针信号特点分析
• 4.1.1 油滴连续分散且水相为局部逆流流型（D O/W CT）
• 4.1.2 油滴拟段塞分散且水相为局部逆流流型（D O/W PS）
• 4.1.3 过渡流型（TF）
• 4.1.4 油包水流型（D W/O）
• 4.2 流动结构相关特性分析
• 4.2.1 相关流量测量的基本原理
• 4.2.2 VMEA 测量系统相关信号分析
• 第五章 结束语
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢