垂直下降管中高粘液体两相流的流型转变

对垂直下降中高粘液体两相流的流型转变进行了深入的理论研究。     

CO2泡沫压裂液两相流流动特性的试验研究

通过大型高参数泡沫压裂液试验回路首次详细研究了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液的流变特性,得出了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液流变参数的计算关联式,从而为低渗油气藏泡沫压裂技术的有效实施提供了试验依据.研究表明:在实际施工条件下,CO2泡沫压裂液具有剪切稀化性质,可用幂律模型来描述;其有效粘度随剪切速率、温度的增高而减小,随压力、泡沫质量的增大而增大;相对而言,温度和泡沫质量对流变参数的影响比压力的影响明显,在该试验范围内,温度和泡沫质量对流变参数的影响呈指数规律变化.     

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。     

应用幂律和改良幂律模型研究干法泡沫压裂液流变性

为了正确认识压裂液的流变特性,模拟高压高剪切速率实际压裂施工条件下,在大型高压泡沫压裂液实验回路上对改良的干法压裂液的流变特性进行实验研究,并用幂律模型和改良幂律模型对实验数据进行了处理.结果表明:当剪切速率和温度升高时,改良的干法压裂液流动变顺畅;当压力和泡沫质量增加时,其流动性变差.改良幂律模型中引入的比容膨胀率能包含温度造成的体积膨胀影响,但不能包含泡沫质量的影响,因为当泡沫质量高于70%时,泡沫质量增加带来的泡沫结构的变化没有考虑在比容膨胀率中.     

污泥的超临界水氧化动力学研究

在间歇式反应器中研究了城市污泥的超临界水氧化反应,反应温度为400～450℃、压力为24～28MPa、反应时间为40～515s.结果表明:污泥的有机物去除率可达99 9%以上;在420℃、反应时间为155s时,污泥氧化后残余固体物的体积仅为脱水污泥的4%,反应后剩余收集液的COD小于10mg·L-1.以幂函数方程描述了氧化剂过量时污泥超临界水氧化的反应动力学规律,污泥和氧化剂的反应级数分别为1和0;速率常数与温度的关系符合Arrhenius公式,随反应时间增加、温度升高,有机物的去除率显著增加;速率常数随压力升高而增加,但速率常数的增幅随压力的升高而减小,反应活化体积不是常数.在24MPa时,反应活化能和频率因子分别为(39 11±2 216)kJ·mol-1和(45 2±17 2)s-1,模型计算值与实验值的误差在±8%以内.     

油水气三相流的流型及泡状流向弹状流的转变

油水气多相混输是海上油气田开发中赖以取得重大经济效益的技术，其流动特性的准确计算是管线设计及安全、经济运行的重要依据．首先，通过实验确定出了油水两相混合物由油包水(W／O)向水包油型(O／W)的转变发生在含水率约为0．45时．垂直下降管内油水气三相流的流型基本上可以划分为油包水和水包油型的泡状流、弹状流及环状流．通过对垂直下降管内气泡碰撞、合并机理的分析建立了油水气三相流动过程中泡状流与弹状流间的转变界限的计算式，该转变发生的临界截面含气率约为0．35，计算结果与实验值的平均误差为11％．泡状流向弹状流的转变主要取决于折算气速和折算液速的大小，含水率对转变界限的影响较弱．     

C02泡沫压裂液两相流流动特性的试验研究

通过大型高参数泡沫压裂液试验回路首次详细研究了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液的流变特性，得出了实际压裂条件下C02泡沫压裂液流变参数的计算关联式，从而为低渗油气藏泡沫压裂技术的有效实施提供了试验依据。研究表明：在实际施工条件下，CO2泡沫压裂液具有剪切稀化性质，可用幂律模型来描述；其有效粘度随剪切速率、温度的增高而减小，随压力、泡沫质量的增大而增大；相对而言，温度和泡沫质量对流变参数的影响比压力的影响明显，在该试验范围内，温度和泡沫质量对流变参数的影响呈指数规律变化。     

含油废水的超临界水氧化反应机理及动力学特性

针对传统的处理方法不能有效地去除油田开采废水中化学需氧量(COD)的缺点,引入超临界水氧化法作为含油废水的深度处理技术,研究了含油废水在超临界水中的氧化降解过程,并用自由基反应机理解释了超临界水氧化反应的机理.实验结果表明:超临界水氧化法是一种高效快速的有机废物处理技术,COD的去除率近90%;反应温度、停留时间是影响废水COD去除率的主要因素,随着反应温度、停留时间的增加,废水COD去除率显著增大;氧化反应对废水的反应级数为1.62,对氧为0.22,反应活化能和频率因子分别为(92.2±9.9)kJ.mol-1和(3.53±3.33)×103,所建立的反应动力学模型与实验结果的偏差在±10%之内.此外,在分析综述基础上指出了超临界水氧化处理过程存在的问题及可能的解决方法.     

基于气泡尺度的泡沫压裂液流变机理研究

从介观层次入手，以高压高剪切速率下气泡尺寸均匀分布的泡沫压裂液为基础，建立了一个二维泡沫压裂液物理模型．该模型视泡沫压裂液的最小组成单元为气泡，将气泡和周围液相以及气泡与气泡之间的作用力用弹簧表示，并从能量耗散的角度出发，成功推导了当泡沫质量（气相的体积分数）大于70％、剪切速率大于500s^-1时的泡沫压裂液流变特性的本构方程．利用该本构方程计算得到的泡沫压裂液有效黏度和试验结果对比最大误差只有9．7％，平均误差只有4．9％，所得结果明显地优于Reidenbach和Mathel等人给出的拟合公式．该模型不仅可以从机理上阐述泡沫压裂液的流变特性，而且还能够很好地表现出泡沫压裂液在泡沫质量较高时的有效黏度特性．更为主要的是该模型还可以用于解释泡沫压裂液的屈服应力和壁面滑夥现象．     

硼交联N_2伴注泡沫压裂液的阻力特性研究

液氮泡沫伴注压裂液的阻力性能对于有效实施压裂工艺、选择合理的压裂参数、进行更为准确的裂缝预测、评估压裂效果都至关重要.利用高参数泡沫压裂液实验回路详细研究了模拟实际压裂条件下N2泡沫压裂液的阻力特性.研究表明:N2泡沫压裂液的摩擦压降梯度随着流速的增大而增大,随着温度的升高而减小,随着压力的增大而增大;摩擦阻力系数随着流速增大而增大,随着温度的升高而减小,而其随着压力的变化特别复杂.通过实验研究得出了N2泡沫压裂液在15~45MPa范围内摩擦阻力系数和广义雷诺数之间的计算关联式,其在本文实验工况下的平均计算误差为10.2%.