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垂直环空气液两相流理论及在油井生产中的应用

作　者: 吴绍伟
导　师: 李明忠
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: 垂直环空管气液两相流流动型态截面含气率压力梯度
分类号: TE311
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

气液两相混合物在垂直环空管中的流动理论是举升方式选择与油井生产工况分析的重要基本理论。长期以来,人们都是借助水力当量直径将圆管中的气液两相流理论运用于垂直环空管中,但是这样计算的精度往往有限。本文运用流体力学理论,在广泛调研国内外相关领域研究成果的基础上,对气液两相混合物沿垂直环形管的流动机理进行了研究;研究了气液两相混合物沿垂直环形管的流动型态划分、变化特征与转换模型,具体分析了泡状流存在条件以及流型转变模型与环形管道结构参数之间的关系;推导了五种流动型态下的截面持液率、摩擦压力梯度、重位压力梯度的计算模型,继而得到了沿程总压力梯度的计算方法;具体分析了截面持液率、摩擦压力梯度、重位压力梯度以及总压力梯度在不同流型下随气、液表观速度的变化趋势;借助Caetano的实验数据,评价了流型转换模型以及各流型下的压降计算模型;利用Matlab软件编制相关计算程序,选取江苏油田2口抽油机井5组生产数据,进行实例计算,将结果与Beggs-Brill模型的计算结果相对比,对建立的模型进行了验证和评价。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章前言  8-15
  1.1 研究的目的及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-13
    1.2.1 垂直圆管气液两相流研究现状  8-11
    1.2.2 垂直环空管气液两相流研究现状  11-12
    1.2.3 目前研究中存在的问题  12-13
  1.3 研究内容与方法  13
  1.4 完成的主要工作  13-15
第二章垂直环空管单相流动及TAYLOR泡上升速度选取  15-20
  2.1 环形管内单相流动摩擦系数  15-17
  2.2 TAYLOR泡上升速度的选取  17-20
第三章垂直环形管内气液两相流流型及其转变准则  20-44
  3.1 流型的分类及特征描述  20-21
  3.2 泡状流存在条件  21-23
  3.3 泡状流向弹状流转换  23-25
  3.4 泡状流或弹状流向分散泡状流的转换  25-29
    3.4.1 转换模型  25-28
    3.4.2 环形管的结构参数对转换模型的影响  28-29
  3.5 弹状流向搅动流的转换  29-35
    3.5.1 转换模型  29-33
    3.5.2 环形管的结构参数对转换模型的影响  33-35
  3.6 搅动流向环状流的转换  35-42
    3.6.1 转换模型  35-40
    3.6.2 环形管的结构参数对转换模型的影响  40-42
  3.7 本章小结  42-44
第四章垂直环形管内气液两相持液率及压降梯度  44-74
  4.1 泡状流的截面持液率及压降梯度  44-48
    4.1.1 泡状流模型  44-46
    4.1.2 泡状流模型评价和分析  46-48
  4.2 分散泡状流的截面持液率及压降梯度  48-52
    4.2.1 分散泡状流模型  48-49
    4.2.2 分散泡流模型评价和分析  49-52
  4.3 弹状流的截面持液率及压降梯度  52-60
    4.3.1 弹状流模型  52-57
    4.3.2 弹状流模型评价和分析  57-60
  4.4 搅动流的截面持液率及压降梯度  60-64
    4.4.1 搅动流模型  60-63
    4.4.2 搅动流模型评价和分析  63-64
  4.5 环状流的截面持液率及压降梯度  64-70
    4.5.1 环状流模型  64-68
    4.5.2 环状流模型评价和分析  68-70
  4.6 压降计算模型的评价与分析  70-73
  4.7 本章小结  73-74
第五章模型实例计算  74-78
  5.1 概述  74
  5.2 计算程序简介  74-76
  5.3 实例计算  76-78
结论  78-79
参考文献  79-82
附录  82-85
  附A 两相流主要特征参数  82-83
  附B 环形管的结构特征  83-85
致谢  85

垂直环空气液两相流理论及在油井生产中的应用

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