集流后水平油水两相流管内瞬态流型特性研究

【摘要】：水平油水两相流流动是在油田实际生产中普遍存在的现象,水平井集流后油水流动的流型发展、流动参数测量以及动力学特性都对水平井产液剖面测试技术有重要影响。由于集流后的水平油水两相流流动状态有着高度随机性、不稳定性以及多态性,因此,其流动过程中流动参数难于测量。本文针对集流后水平油水两相流瞬态流型发展,设计了平行弦丝电导探针传感器和环形电导探针传感器,并在天津大学多相流实验室装置上开展了流型动态实验测量,对集流后水平油水两相流瞬态流型特性取得了如下方面的研究成果: 1.利用CFD软件FLUENT对集流后水平油水两相流的不同流动工况进行了二维及三维数值模拟,并与电导探针测量流型结果进行了对比,结果表明采用FLUENT软件可以对水平油水两相流的6种典型流型进行较好仿真。在此基础上,对集流后水平油水两相流瞬态流型时间与空间发展过程进行数值模拟,总结出了集流后20mm管内瞬态流型达到充分稳定发展的最佳流型时间(120秒)与管轴向空间位置(20cm)。 2.采用四路平行弦丝电导探针传感器对集流后水平油水两相流瞬态流型进行了实验测量,分析了集流后管轴向空间不同位置处的电导探针传感器瞬态流型信号动态特性,进一步验证了流型达到充分稳定时管轴向空间位置数值模拟结论的正确性。 3.对平行弦丝电导探针传感器及平行电导环探针传感器测量信号进行了统计分析,分别给出了由两种电导探针传感器测量得到的水平油水两相流相关测速与混合流速实验相关关系,指出了平行弦丝电导探针传感器具有更好的总流量测量特性。采用水平油水两相流电导波动信号,计算得到了反映流型动力学特性的两种复杂性测度(序列复杂性及近似熵),发现两种复杂性测度均对流型转化敏感,对进一步理解流型转化动力学机理提供了辅助分析途径。