井筒多相流动模型及流型转化机制研究.pdf

石油大学(华东)
硕士学位论文
井筒多相流动模型及流型转化机制研究
姓名:赵欣欣
申请学位级别:硕士
专业:油气井工程
指导教师:孙宝江
20030401
要摘美键词:多相流,,湍流度,流动模型井筒多相流是油气用钻井和丌发领域普遍存在的流动现象,建立井筒多相流动模型、研究流型转换机制,具有重要的』.程实际意义。通过理论分析和推导,得剑凸こ逃推捕嘞嗔鞫P汀并结合实验,对多柏流动不稳定性引起的井底压力波动进行了分析。本文通过激光测速对轴向速度的测量得到泡状流湍流强度的径向J笛榈玫搅烁髦至餍偷目障堵什ǎü钥障堵什ǖ男藕糯理,得到了各种基本流型的空隙率概率密度分布规律和频谱。结果说明,不同流型的空隙率波、吆推灯浊呔哂胁煌奶卣鳎条件下可以利用以上曲线特征判断流型。度足影响泡状流失稳的一个重要凶索。毫较嗔鞫泻省⒘相流率对流动的湍流强度都有影响,含气率越高、连续相流率越大,则流动湍流强度越人。泡状流,流动的湍流强度越大,泡状流失稳的临界含气率越低。莞叨燃校泊ň鄄⑺鵭嵌。而半均含气率越高,空隙率波的频率越趋于单一。因此,在可视的通过气液两相流连续相流动湍流度的测量和分析,认为流动湍流守隙率波不稳定分析证明段摩流的形成是由于空隙率波的增跃使
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导师签名:硷豆、签名:熊鱼丝鱼签学昵┟号淌关椒关于论文使用授权的说明独创性声明。;年,。弓年聑弓中月力歹C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑璮本人完全了解石油大学有关保留、使用学位论文的规定,即:,也不包含为获得石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学校有权保留送交论文的复印什及电子版,允许论文被查阅和借『蒯;学校可以公布论文的全部或部分内容,¨圆捎糜坝工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和缩印或其他复制手段保存论文。还
第前言尘些盔堂急婴槟型的流动损耗不同:存同样的地面条件下井筒流型不⋯则井底压力萱童概述的油、气、泥浆、岩届等多相混合物的流动。多相流动的流型、流动井筒多相流动模溅解决实际问题,要求对多相流动各流型有较为客观在石油钻探。,采油工程中都存在着井筒内油、气、水、岩屑等的多相流,如油气井产:出液即为气液两相混合物:又如任充气欠平衡钻井过程中,钴柱内的流动通常为气液两相流动,而环空中是更为复杂损耗、压力不稳定性等研究对钻井和采油工程的设计和施工有着非常重要的意义。多相流动中,各种流型都具有不同的流动特性。石油工程中应用压力的不稳定,沫状流易引起系统振动等,另外,不同流型的流动舰流型转换判别准则,逊步完善井简多桐流动模型,用于指导钻井和采油怀痰纳杓朴爰扑悖哂猩钤兜墓こ淌导室庖濉石油钻井工程。¨的底压力控制理论和实践也郁与井筒多相流计的负压状态。如果对爿‘筒内多桐流动的真实压力分布规律不了解、难以保证,就会对油层造成伤害。而不同的流型会产生不同程度的压力波动,比如泡状流和沫状流的井筒压力脉动有较大的区别;不同流而全面的认识。有“餍凸こ讨胁幌M鱿郑热缍魏饕椎贾孪低律、摩阻等同。凼此,研究多相流流型转化机理,找出较为准确的动密切相关。比如,欠平衡钻井中,希望进入油层后井底压力处丁设模型不准确、压力脉冲控制不好,造成井底压力偏差,使得设计负压另外,钻井讨校苤钻柱、套管和油管等诔渎魈宓抖内运动,会产生波动压/飧龈郊友沽嵊跋炀谘沽ο低车钠衡火系而造成井下复杂情况和工程事故。冈此,对‘内复杂流道系统的计算结果会有明显的差别等等。
国内外研究现状国际石油及核能工程界和流体力学领域的热点研究领域之一。.嘞嗔髁餍妥;砑傲餍涂刂评砺进行动态分析,建立井内波动压力计算模式并据此对其进行有效的控制,具有非常重要的丁程实际意义。人们对多相流的研究始于世纪初,随着石油、核能、电力等世界经济对石油依赖的不断加强和石油钻采。撼痰牟欢戏⒄梗材多相流的研究备受重视。目前,井筒多相流动模型及流型控制理论是流型是多相流计算中不可忽视的一个重要方面。多相流流型转化受多种因素的影响,如各相的物理性质,气液的流罱,固体颗粒大小、形状,管径,摩阻,表面张力,空隙率波动,壁商效应,入口效应,尾流效应等等。早期的许多学者认为研究流型转换机制的关键是气泡碰并机理,即气泡的碰并导致流型转换。速摄影技术剥稳定的气泡群与单个气泡的运动情况进行了研究,得山气泡的相对运动速度与碰并的关系,认为气泡的合并依赖于两气泡的相刈运动速度:当气泡以较低的速度接近时,容易很快地碰并,但当夏幽栎等人柚鞫痭苫际跹芯苛舜怪逼毫较弹状流中液弹及气泡的合并情况,得出丰慕崧郏