水平管油水两相和油气水三相流动特性研究

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1、中国石油大学（华东）博士学位论文水平管油-水两相和油-气-水三相流动特性研究姓名：王海琴申请学位级别：博士专业：油气储运工程指导教师：何利民20080401油水两相压力梯度随着油水混合液速vm的增大均单调非线性递增。而随着入口体积含水率的增加，当混合速度大于O．566m／s时，均出现了压力梯度的峰值特性，结合流型转变分析，确定油水两相流动转相对应的入口体积含水率大约为60％，并以转相点为分界点，得到了截面持水率与体积含水率和混合速度间的模拟关系式：利用双流体模型对油水分离分层流动压力梯度及截面持水率进

2、行了预测分析，并对平面与曲面两种油水界面形态下的模拟结果与实验结果进行比较分析。对于油．气．水三相流动，不同液相含水率下的压力梯度均随着气液相折算速度的增加而增大。但随着入口体积含水率的增加，在一定的折算气液速的条件下，压力梯度出现了与转相相关的峰值特性，由峰值对应的液相入口体积含水率确定转相点对应的液相体积含水率为40％，明显低于油水两相流动时的转相点(入口体积含水率约为60％)。在高折算液速或者低折算液速但液相含水率高于50％7-况下，随折算气速的增大，截面持水率呈指数衰减的变化趋势。定义了一个新

3、的概念——管壁水润高度，分析了折算气液速以及入口体积含水率对该参数的影响趋势。5．采用互相关技术分流型研究了油一气一水三相分层流和环状流界面波速特性，结果表明：固定油水比时，SWffST流型气．油界面和油．水界面波速、ANffDO／W流型和AN}JDW／O流型的气液界面波速均随折算气速和折算液速的增大而增大。固定折算液速或折算气速时，随着液相中入口体积含水率的增加，SWI}ST流型气-油界面波速逐渐减小，而油．水界面波速增大，且含水率越高，增大的幅度越大。ANllDO／W流型和AN

4、lDW／O流型的气

5、液界面波速均增大。SW11IN流动型态其油水间歇流动的特性使气液界面波速的变化比较复杂，没有表现出比较有规律的变化趋势。而油水间歇流动的特性参数(水塞速度、水塞长度、水塞频率)随折算气液速及液相含水率的变化表现出一定的变化规律。关键词：多相流，流型，压力梯度，截面持水率，界面波速，形成机理InvestigationonFlowCharacteristicsofOil—WaterTwo—PhaseflowandGas--Oil--WaterThree--PhaseFlowinHorizontalPipe

6、linesWangHaiqin(OilandGasStorage&TransportationEngineering)DirectedbyProf．HeLiminAbstractOil··watertwo··phaseflowandgas·-oil··waterthree·-phaseflowarecommonlyencounteredinthepetroleumandnaturegasindustry．Studyontheoil--watertwo··phaseflowandoil·-gas··wa

7、terthree··phaseflow,especiallythecharacteristicsofflowpatternsandpressuregradient，cansolvemanyimportanttechnicalproblemsforpetroleumindustry．Itisalsoveryimportantfortheimprovementofthetheoryofmulti-phaseflowandpracticalapplication．Inthispaper,characteri

8、sticsareinvestigatedsystemicallyforoil-watertwo—phaseflowandgas·oil·waterthree-phaseflowinhorizontalpipeswithinnerdiameterof50ramandlengthof40m．Themaincontentsandconclusionsoftheresearcharethefollowing．(1)Byanalysisofvisualobservation，photos，videos，thea

9、cquiredsignalsofconductanceprobesandpressuretransducer,integratingwithstaticanalysis(PDFanalysis)，itisfoundthatoil—watertwo。phaseflowinhorizontalpipescanbeclassifiedintonineflowpatterns：SMflow,SWflow,DOSWflow,ST-MIflOW,0．DO／W-Wfl