低流速油水两相流水包油流型局部流动特性的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他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。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存

2、、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要油水两相流广泛存在于石油生产过程中。油水两相流流动特性对于了解油井生产特性及优化油藏管理有着重要意义。但由于油水相界面间的复杂运动及不同的流动结构，其流动参数测量难度极大。本文在综合国内外对于流动特性研究方法的前提下，从测量垂直水包油流型的局部流动特性入手，优化设计了5路电导探针阵列传感器，在油水总流量0.5方/天至6方/天，含水率80%至98%的

3、范围内进行了动态实验测量。观察到了水包油段塞流、水包油泡状流和水包油细小泡状流三种典型流型，提取了每路探针的局部持油率、局部流速、局部泡径，论文取得如下创新性成果：1.优化设计了双头电导探针阵列传感器，通过电场和流场分析，确定了双头电导探针的左右间距和前后间距最佳值。动态试验测量结果表明：双头电导探针阵列传感器可有效测量垂直管中水包油流型局部流动特性。2.基于5路双头电导探针阵列传感器的波动信号，验证了采用自调整双阈值法可有效地计算局部持率，采用相关测速法测量了每路探针处的分散相局部流速；在此基础上，计算给出了水包油流型的

4、局部瞬态泡径大小分布，为揭示水包油流型泡群流动结构特征提供了一种可行途径。3.采用计算流体力学中的数值模拟方法提取了截面不同位置处的局部持率，并与5路电导探针阵列传感器测量得到的局部持率进行了对比，发现数值模拟与实际测量结果较为吻合，指出了数值模拟方法可以作为分析油水两相流流动特性的辅助有效工具。关键词：油水两相流电导探针阵列传感器局部持率局部流速局部泡径CFD数值模拟ABSTRACTOil-watertwo-phaseflowwidelyexistsintheprocessofoilproduction.Theflowc

5、haracteristicsofoil-watertwo-phaseflowareofgreatsignificancetounderstandingoilwellproductionperformanceandoptimizingoilreservoirmanagement.However,duetothecomplicatedflowstructureaswellasthecomplexmotionintheinterfacebetweentheoilandwaterphases,itcausedacertaindeg

6、reeofdifficultytomeasureflowparameters.Basedonresearchmethodsofflowcharacteristicshomeandabroad,westarttomeasurethelocalflowcharacteristicsofverticaloil-in-waterflowpattern,optimizethedesignofthe5-channelconductancedual-probearraysensorandconductadynamicexperiment

7、inoil-watertwo-phaseflowlooptestfacility.Thetotalflowrate33rangeisfrom0.5m/dayto6m/day,andthewater-cutrangeisfrom80%to98%.Threetypicaloil-in-waterflowpatternsareobservedincludingoilslugflow,bubblyflowandveryfinebubblyflow.Thelocaloilholdup,localfluidvelocityandloc

8、albubblediameterateachprobeareextracted.Theinnovativepointsofthisstudyareasfollows:1.Thedesignofconductancedual-probearraysensorisoptimizedfromtheviewso