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油气水多相流动实验数据采集系统的设计

作　者: 付金辉
导　师: 韩洪升
学　校: 大庆石油学院
专　业: 油气储运工程
关键词: 数据采集系统 多相流动 空隙率
分类号: TE937
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


多相流在石油工业中是一个重要的研究课题,大多数油气井将不可避免地出现气液相或油气水的多相混合物流动。多相流能够发生在流体从油气藏到地面设施流动的整个生产系统。在生产过程中需要测量多相流的一些参数,了解这些参数的目的是更好地为生产服务。管道气液两相流动属于多相流的范畴。由于多相流技术在现代工业特别是现代石油工业中的应用非常普遍,因此对多相流进行研究有着重要意义。本文通过查阅国内外一些多相流参考资料,深入研究了多相流的各种流型的特点以及其参数的特征,在大庆石油学院特种实验室内设计和组建一套多相流实验装置并编制了配套的数据采集软件。本套实验装置的上下游实验管道分别采用内径Φ60mm、Φ40mm、Φ20mm三种管道组成,管道采用有机玻璃材质,管道的倾斜角度可以在-90～90度之间任意改变。数据采集软件可以采集流量、压力、压差、温度、角位移信号,实时显示实验管段中气液相折算速度及储液池液位报警器的状态。可以通过电脑调节电动调节阀的开启度来控制管道中的气液相流量。本套实验装置的软硬件很好地结合在一起使这套系统能够比较准确反映多相流流型的真实特性。本文主要做了如下工作:(1)对多相流的相关国内外论文进行收集。综述了国内外对多相流流动型态及各种流动参数测量的一些方法及成果,设计并组建了一套多相流实验数据采集系统。(2)查阅了关于压力/差压变送器、流量计、电动调节阀、温度变送器、角位移和液位报警器等实验仪表一些资料并详细介绍了这些仪表的工作原理及仪表选型时应该注意的问题。(3)使用VB6.0程序设计软件为这套多相流实验装置编制配套的数据采集软件,利用这套实验数据采集系统对段塞流和波状流这两种流型进行实验来验证该套系统的性能。实验前对实验仪表进行了单独标定并又与数据采集软件进行了同步标定,数据采集软件能真实采集到实验仪表的值。然后,以空气和水为介质利用这套装置做了段塞流和波状流流型的实验研究,经过对实验结果和两种流型的参数之间的分析,验证了本套实验数据采集系统满足了设计的要求,推导出段塞流的液塞速度、空隙率与气液相折算速度的关系,波状流的气液相折算速度与压差的关系及空隙率随气相折算速度变化的关系,得到的这些结论都与多相流的理论相符。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
创新点摘要  7-10
绪论  10-12
  1.论文研究的背景及意义  10-11
  2.水平管中气液两相流的研究  11
  3.本文的主要工作  11-12
第一章 多相流流型图及参数介绍  12-24
  1.1 气液两相流的流型分析  12-13
    1.1.1 流型的划分  12-13
    1.1.2 影响流型的因素  13
  1.2 判断气液两相流流型的流型图  13-16
    1.2.1 贝克(Baker)流型图  13-14
    1.2.2 Scott流型图  14
    1.2.3 Schieht流型图  14-15
    1.2.4 曼德汉(Mandhane)流型图  15
    1.2.5 韦斯曼(Weisman)流型图  15-16
  1.3 多相流中流型的识别和空隙率的测量  16-20
    1.3.1 流动层析成像技术研究现状  17-20
  1.4 段塞流流动参数测量概述  20-24
    1.4.1 段塞流的水力学模型描述  21
    1.4.2 段塞流实验测量方法的发展现状  21-24
第二章 多相流实验仪表原理及功能介绍  24-38
  2.1 压力、差压变送器的原理及选型  24-28
    2.1.1 压力/差压变送器介绍  25-28
  2.2 流量计种类及其特点  28-31
    2.2.1 按测量原理分类  28
    2.2.2 按流量计结构原理分类  28-31
  2.3 液体涡轮流量计的选型和使用  31-32
  2.4 自动控制设计中调节阀的选型  32-35
    2.4.1 选型原则  33-35
  2.5 角位移、温度传感器及浮球式液位开关介绍  35-36
    2.5.1 角位移传感器  35
    2.5.2 温度传感器  35-36
    2.5.3 浮球式液位开关  36
  2.6 本章小结  36-38
第三章 油气水多相流实验装置的设计及软件编制  38-44
  3.1 多相流实验装置的设计  38-39
  3.2 采集软件的设计  39-44
第四章 多相流实验数据采集系统实验性能的验证  44-49
  4.1 实验装置及方案  44
    4.1.1 实验装置  44
    4.1.2 实验方案  44
  4.2 水平状态下段塞流各个流动参数之间关系与变化规律  44-47
    4.2.1 液塞速度与气液相折算速度之间的关系  44-46
    4.2.2 空隙率与气液相折算速度之间的关系  46-47
  4.3 水平圆管中波状流各个流动参数之间关系与变化规律  47-49
    4.3.1 气液相折算速度和压差的关系  47-48
    4.3.2 气相折算速度和空隙率的关系  48-49
结论  49-50
参考文献  50-53
发表文章目录  53-54
致谢  54-55
详细摘要  55-60

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 油气开采机械设备 > 仪器、仪表与辅助设备
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