多相流检测技术在石油工业中的应用

多相流体流动在石油工业中普遍存在，多相流检测技术须用于解决石油工业中多相流体流动问题。近几年来石油工业中多相流检测技术在快速发展，为解决多相流体流动问题带来了希望。石油工业中多相流体检测中的几个重要参数包括压降，空隙率，速度，流量等。随着科学技术发展的趋势，石油工业中多相检测技术有较好的发展方向。     

多相流检测研究进展

流体的多相流动广泛存在于多个领域,如动力、石油、化工等。多相流检测一直是流体测量领域的一个难点。本文分析了多相流体的流动特征,说明工业检测多相流的困难所在。本文介绍了现阶段多相流流体检测现状,详细介绍现阶段较为成熟的工业多相流检测手段、说明其检测原理并分析各自的优缺点。主要介绍过程层析成像技术理论以及过程层析多相流基本原理以及结构组成。由此分析并提出多相流检测今后可能的发展方向。     

多相流的近期工程应用趋向

为了进一步促进多相流在现代工程中的应用,对近6看来国内外多相流在工程应用方面的应用趋势进行了综述,内容主要包括多相流在石油工业、各种工程中的多相流化床、各种换热器、多相流泵、液力输送和气力输送工程中的应用,以及多相流测量技术等,附着参考文献55篇。     

基于双流体模型的人工煤气管道腐蚀预测

人工煤气管网中广泛存在的多相流动腐蚀是造成人工煤气管道减薄的主要原因。针对现有检测技术难以检测输送复杂介质管道的剩余壁厚的问题,以昆明市燃气管网为例,基于双流体模型进行人工煤气管网的多相流动分析,采用实验与理论研究相结合的方法,确定了人工煤气管道的腐蚀特征,计算得到管道的腐蚀情况,结果表明：管道腐蚀程度主要与持液率和CO₂分压相关;采用多相流动仿真模型平均腐蚀速率为0.054 3 mm/a,全动态多相流模拟的腐蚀预测结果存在明显误差;建立的人工煤气管网腐蚀速率预测模型误差平均值为8.9%,优于全动态多相流模拟多相流腐蚀预测结果。     

气液两相流管道泄漏流场特性数值模拟分析

气液两相流管道声波泄漏检测技术在研究过程遇到流动参数无法准确测量难题,不能充分了解泄漏声源特性,阻碍了声波泄漏检测技术的发展.基于多相流体流动过程中声场和流场是密不可分的,且两者之间相互作用、相互影响.为补充实验研究和理论分析不足,利用ANSYS软件,建立了简化的管道泄漏几何模型,采用Fluent动网格技术和自定义函数编程实现气液两相流管道泄漏开启过程和完成的流场模拟.通过对比分析泄漏流场各参数变化分析得到泄漏声源特性,与理论相验证.进一步分析分层流、波浪流、段塞流三种流型下泄漏过程流场参数变化,得到各流型泄漏开启过程的声场变化,深入探讨气液两相流管道泄漏声源产生机理,为声波检测技术提供理论支持.     

基于小波变换与贝叶斯决策的多相流相态辨识方法

分离式多相流各相流量的准确测量依赖于流态转换点的准确识别.为识别流体相态,建立了基于多传感器特征提取技术的相态在线辨识模型.采用小波变换对流动信号进行分析,提取对信号敏感的均值、方差、均方差和导数组成相态识别特征向量,通过最小错误率的贝叶斯算法建立相态在线识别模型,并采用该模型进行了多相流相态辨识实验.实验结果表明,采用该方法可准确识别多相流流态,该模型的建立为多相流各组分分相流量的准确测量奠定基础.     

基于耦合模型的电容法两相流相含率测量性能分析

对于电学法多相流参数检测系统,电学传感器的结构是影响测量系统性能优劣的关键因素之一。目前,常采用静电场仿真或大量的实测试验来选择传感器结构及参数,然而,静电场仿真只能研究传感器的静态电学特征,并不能结合实际的多相流流动特性,且试验验证需要消耗大量的人力、物力及时间来应对不同对象及应用条件。针对以上问题,该文采用一种流场-电场耦合的三维动态仿真方法,建立混合流体的分布状态与电学传感器输出信号变化之间的关系,结合多相流流动特性综合评估传感器系统的测量性能。该耦合模型以气固两相流相含率检测为研究对象,分别对3种传感器系统的灵敏度和相关系数进行量化分析,以评估它们的测量性能,并在搭建的气固两相流相含率测量平台上验证该耦合模型的有效性。     

“泡沫冲砂技术研究”通过鉴定

由石油大学 (华东 )博士生导师李兆敏教授主持完成的“泡沫冲砂技术研究”近日通过了由山东省科技厅组织的专家鉴定。鉴定委员会一致认为该项研究成果达到国际先进水平。科研人员针对弱胶结砂岩高含水及油田现场存在低压漏失井作业施工中作业液漏失、污染油气层的实际问题 ,根据非牛顿流体流变模式理论、多相流理论 ,在国内首次系统地研究了泡沫流体体系在油管和环空的流动特性 ,得出了固体砂粒在泡沫流体中的悬浮规律 ;通过泡沫流体性能的室内评价实验和泡沫流体的流变模式的研究 ,建立了泡沫流体流动的数学模型 ;在理论研究和室内评价实验…     

仪器插入情况下倾斜井内油水两相流型测量实验

为了考察生产测井仪器插入式测量对于倾斜油井内的流体分布影响,利用柴油和自来水作为实验介质,在多相流动模拟实验装置上进行了油水两相倾斜流动测量实验。通过实验测量和观察,油水两相的分布可以分为4类:层状流-波状流、泡状流、沫状流和乳状流。利用实验数据绘制出流型图,并对流型转换边界进行了比较,分析了倾角和仪器插入对于流型的影响,其可在油水两相流动测井条件下识别和预测倾斜井内流体的流型。     

多相流体动力学基本方程

本文设想多相流是由大量流动微团连续地组成,只是在流动微团中各相均占有某一个体积分数。 在建立微团运动方程时,将它们引入,就得到具有各相运动参数的一组方程。文中主要推导出多相流系统积分型方程组,多相流第一输运公式,多相流控制体第一积分型方程组,多相流第二输运公式,多相流控制体第二积分型方程组,以及多相流控制体微分型方程组。     

光学过程层析成像技术及其原型系统

提出了一个用于两相流参数检测的红外激光过程层析成像原型系统,并对系统的结构、算法、性能以及特点进行了分析.模拟实验结果表明,光学过程层析成像技术可以获得高成像速度和分辨率,是一种有发展潜力和应用前景的多相流参数检测技术.     

Seeing a new dimension-The past decade’s developments on electrical impedance tomography

Multi-component and multiphase fluid flows exist in many industrial processes. The phase distribution and interfaces in an aqueous-based process or multiphase flow carries significant information about the processes. Due to the correlation of the multiphase and independency of each phase, the correct measuring of multiphase flow, in the terms of concentration, disperse interface, local velocity and mass flow rate, are of extremely challenged tasks. In 1990s, electrical capacitance tomography was originally developed for oil-water two-phase flow, then electrical resistance tomography was introduced from medical research to process engineering. Significant progress has been made during the past decade and now the technology has been proved as a powerful tool for mapping the concentration and velocity distributions of the second phase in two-phase flows, where electrical impedance differences between the two-phase fluids exist. Previous and current work on electrical resistance tomography by the author and his colleagues are reviewed. Developments on sensor, measurement, image reconstruction and application are also briefly introduced. At the end of the paper, existing challenges and prospect of new dimensions in process tomography are discussed.     

面向流体流动的计算机模拟

针对流体系统的特点,研究了模拟流体流动的格子自动机方法。对流可视化技术的现状、方法和可视化系统的设计进行了分析和探索。考察了几种典型的流动现象,得到了与实验较为一致的结论。研究结果表明：在目前条件下,立足于格子自动机这种具有极度并行性的新型流体计算模型,结合科学计算可视化技术,利用计算机来解决流体流动问题的计算机模拟方法是一条值得深入探索的研究途径。     

Progress in modeling of fluid flows in crystal growth processes

Modeling of fluid flows in crystal growth processes has become an important research area in theoretical and applied mechanics. Most crystal growth processes involve fluid flows, such as flows in the melt, solution or vapor. Theoretical modeling has played an important role in developing technologies used for growing semiconductor crystals for high performance electronic and optoelectronic devices. The application of devices requires large diameter crystals with a high degree of crystallographic perfection, low defect density and uniform dopant distribution. In this article, the flow models developed in modeling of the crystal growth processes such as Czochralski, ammonothermal and physical vapor transport methods are reviewed. In the Czochralski growth modeling, the flow models for thermocapillary flow, turbulent flow and MHD flow have been developed. In the ammonotbermal growth modeling, the buoyancy and porous media flow models have been developed based on a single-domain and continuum approach for the composite fluid-porous layer systems. In the physical vapor transport growth modeling, the Stefan flow model has been proposed based on the flow-kinetics theory for the vapor growth. In addition, perspectives for future studies On crystal growth modeling are proposed.     

离心泵叶轮内部固液两相流动的大涡模拟

为提高离心泵的抗磨蚀能力 ,对泵内固液两相流的流态进行深入研究。在多相紊流运动双流体模型的基础之上 ,建立了两相紊流运动的大涡模拟。利用大涡模拟 ,对离心泵叶轮内部的固液两相流动进行数值计算。计算结果得出液相压力分布和相对速度场 ,及固相的颗粒数分布和相对速度场。其中压力和颗粒的分布与同一离心泵在日本所做合作研究量测的实验结果进行比较 ,两者相互吻合     

两相流相浓度检测技术的研究

对各种两相流离散相浓度的检测方法、基本原理、应用范围及研究成果进行了论述.分析和总结了相浓度检测技术的发展现状和存在的问题,着重分析了电容法测量两相流相浓度技术在工业应用中存在的问题及研究现状.给出了电容式相浓度传感器的设计准则,阐明了该传感器用于相浓度测量的优越性及其广阔的工业应用前景,并指出了两相流相浓度检测技术的发展趋势.     

多相流运动学几个基本公式

论述了运动学在多相流中的作用,提出了区分多相流组分的必要性,多相流环量和涡量的关系式,多相流旋度公式,多相流剪切变形速率表达式,以及多相流散度表达式。     

核磁共振技术在油气储层润湿性评价中的应用综述

 油气藏储层润湿性是影响油水微观分布、毛管力、相对渗透率及束缚水饱和度等的关键因素之一,润湿性测定也是岩心专项分析的重点研究内容之一。准确评价储层岩石润湿性特征对于制定合理的开发方案及优选提高采收率措施具有极为重要的基础指导作用。在简要介绍3种经典润湿性评价方法及自吸速率法评价储层润湿性方法的基础上,通过对大量文献的综合调研分析,综述了使用核磁共振技术评价储层岩石润湿性的发展历史、研究成果及应用现状等内容。结合多孔介质多相流体相互作用机制,分析了核磁共振技术定量评价储层润湿性的基本原理、适应性及优缺点,指出了目前研究的局限性及需要进一步研究的内容。     

油气水多相流流型智能识别系统的设计与实现

利用模式识别理论的语言来表述油气水多相汉流型的识别问题，将油气水多相汉流型的识别问题转换为一类模式识别问题，从而借助模式识别的理论来完成流型的智能识别。按照模式识别的三大过程，即信号测量、信号篁 征提取以及状态识别，建立起一套油气水多相流流型智能识别系统，该系统能自动在线地输出油气水多相流流动的流型类别。