水平管内油气水三相流流型研究

论文摘要

目前我国东部陆上油田大部分已进入开发后期,绝大多数油井综合含水率已超过85%,部分油井已达到95%,运用原有的油井采出液掺热水输送原油的方法成本非常高,能耗巨大。油气水混合物沿着集油管道从井口到转油站的流动属于三相流动,不同的流型下对应着不同的水力模型。油-气-水三相流型的研究是特高含水混输技术中,温度界限确定、水力热力计算方法选择以及集输系统科学运行管理的基础。本文从试验方面对水平管内油-气-水三相流流型随着流动参数变化的规律进行了研究。为完全模拟油气水三相在集输管道中的真实流动状态,对油气集输管道进行改造,将流型测试装置安装在油气集输管道上直接进行流型测试。通过调节掺水量和温度对油气水三相流型进行一系列工况试验研究,测试这些工况的流型及温度、压力、流量等相应参数,分析了随着掺水量和温度的变化油气水三相流型的变化趋势。获得1360组油气水三相流型图及相应的流动参数,总结出5种特高含水期的油气水三相流流型,分别为分层流、三层扰动流、波浪冲击流、气弹掺混流和完全掺混流,给出了每种流型对应的参数范围,并对每种流动形态及典型特征进行了解释。利用fluent软件中的VOF多相流模型对低流速油水两相分层流动流型进行数值模拟,得出不同含油率、速度、粘度条件下的相分布图,并探讨了不同参数变化下对油水两相流流型的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 0.1 研究背景和意义
• 0.2 国内外研究现状
• 0.2.1 流型实验方面的研究与进展
• 0.2.2 流型数值模拟方面的研究与进展
• 0.2.3 多相流油田应用研究
• 0.3 本文的研究内容
• 第一章 流型的测量方法
• 1.1 流型的测量方法
• 1.1.1 目测法
• 1.1.2 摄影法
• 1.1.3 射线衰减法
• 1.1.4 接触式探头法
• 1.1.5 压差波动法
• 1.1.6 测量方法的选择
• 1.2 本章小结
• 第二章 油-气-水三相流动的基本参数和基本方程
• 2.1 管内油-气-水三相流动的基本参数
• 2.1.1 流量
• 2.1.2 流速
• 2.1.3 滑动比和滑差
• 2.1.4 相份额
• 2.1.5 密度
• 2.2 管内油-气-水三相流动的基本方程
• 2.2.1 连续性方程
• 2.2.2 动量方程
• 2.3 本章小结
• 第三章 油-气-水三相流型试验研究
• 3.1 试验介质物性测试
• 3.2 试验流程
• 3.2.1 试验装置及原理
• 3.2.2 试验井及集油管道的基本情况
• 3.2.3 试验参数范围
• 3.3 现场试验研究
• 3.3.1 变掺水量流型变化试验
• 3.3.2 变温度流型变化试验
• 3.3.3 流型及参数的测试方法
• 3.4 试验结果分析
• 3.4.1 参数随掺水量的变化趋势
• 3.4.2 试验流型总结及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 油水两相流动fluent数值模拟
• 4.1 假设条件
• 4.2 初始条件
• 4.2.1 边界条件
• 4.2.2 计算条件
• 4.3 计算结果及分析
• 4.3.1 模拟计算过程
• 4.3.2 模拟计算结果及分析
• 4.5 本章小结
• 4.6 建议
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 附录
• 论文摘要