气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性研究

为了准确地了解两相流动过程中相含率的变化情况从而实现监测长距离管道混输中的流态转化、流量波动以及压力脉动等,本研究基于实验数据研究了垂直管、水平管、倾斜管中气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性。研究结果揭示了水平、垂直和倾斜管路中液相含率的影响因素(包括黏度、倾斜角度、混合雷诺数和弗汝德数等)和变化趋势。同时提出了液相含率预测模型。误差分析表明,模型预测结果与实验测试数据较为一致。该研究对油气混输中的安全监控和保障具有重要意义

Motion and separation characteristics of oil droplets in high-pressure oil-water separation processes

A small-scale separator was used for controlled experiments to further analyze oil droplet motion and separation characteristics under high pressure. The separation process was monitored at varying pressures, focusing on stratification interface dynamics. The oil droplet size distribution in the water phase was measured realistically, and its pressure-dependent variation was predicted. Numerical simulations incorporating the predicted droplet size distribution were performed and validated against experimental data. The results confirmed that increasing pressure reduced oil droplet size and concentrated their distribution, slowing the oil-water interface movement and impeding separation. Furthermore, high pressure enhanced emulsion stability, with over 80% of emulsions remaining unseparated at pressures exceeding 60.0 bar. These findings underscore the necessity of post-treatment strategies for emulsions in high-pressure separation systems

导流片型旋流场内油滴聚并影响因素研究

导流片型旋流器具有体积小、重量轻、效率高等优点，适用于井下以及海上平台等空间有限的场所。本文通过实验和数值模拟研究了导流片型旋流场中流量、油水界面张力、油相含率、油相粘度、油相粒度等因素对于离散相油滴聚并的影响。研究结果表明：随着流量增加，油滴聚并效果先增加后下降，当流量介于14m3/h~16m3/h之间时，可以使油滴聚并达到最佳的效果；提高油相含率能够增加大油滴的比例，同时也增加了小油滴的数量，因此在进行油水分离时排出的水相中会残留较多的油相；提高入口油相粒度和降低油相粘度，可以促进油滴的聚并；增大油水界面张力可以减小油滴破碎的概率，提高油水分离效率。这些研究结果对于导流片型旋流器的设计能起到一定的指导作用。</p

气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性研究

准确地获取气液流动过程中相含率的变化,可以帮助监测长距离混输管道中的流态转化、流量波动以及压力脉动等.该文基于不同工况下的实验数据研究了水平及倾斜管中气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性.研究结果揭示了水平、垂直和倾斜管路中液相含率的影响因素,即黏度、倾斜角度、混合雷诺数和弗劳德数等.同时,发展了一种无量纲指数形式的相含率预测模型,误差分析表明模型预测结果与实验测试数据较为一致

赫歇尔-伯克利流体气液分层管流持液率特性研究

以牛顿流体、幂率流体和宾汉流体建立的气-液流动理论模型不能准确应用于非常规石油领域。为此,基于赫歇尔-伯克利流体本构,借助双流体理论和流动控制方程,推导了两相分层管流中持液率预测模型。综合考虑非牛顿流体流变特性参数,流动条件及管道倾斜角度对赫歇尔-伯克利流体气-液分层流动的影响。结果表明,非牛顿流变特性(如幂律指数和屈服应力)对两相流动中持液率具有显著影响,具体表现为液体屈服性和剪切稀化特性的增强将导致持液率的增加。对比实验数据,持液率计算模型显示出较好的预测效果。该预测模型的主要特征是,即使液体具有复杂的流变性或包含固体颗粒,也可以通过气体/非牛顿流体行为描述两相分层流动。该模型为倾斜管中复杂流体的气-液流动特性研究提供了新的见解

气-液两相垂直管流中液膜反转的数值模拟

气液两相环状流动时,气体流速的降低可能导致液膜流动方向在重力作用下反转,进而引发流型的过渡。本文对垂直管中的液膜反转现象进行瞬态数值模拟,对气-液相分布、速度、压力、壁面剪应力等参数进行动态追踪,得到液膜反转的临界气速,使用已公开的实验数据对模拟结果进行验证。模拟垂直管高1.5m,直径76mm,假设流场在二维剖面上轴对称,采用商业软件Fluent的Multi-Fluid VOF模型进行计算。结果表明,模拟的临界气速、持液率和前人实验数据吻合较好,但压力梯度偏差较大。随着气速降低,液体入口附液膜厚度和液滴夹带量显著增加。通过监测相速度和壁面剪力的动态变化,获得了携液临界气速,发现此时液膜出现间歇性的反转行为,而在大部分时间内,液膜会在界面波的带动下继续向上流动

Wall Slip and Flow Characteristics of Gas-Liquid-Solid Phase Coupling Flowing in Horizontal Pipelines

To investigate the multiphase coupled flow characteristics and apparent wall slip phenomenon in horizontal pipes, air-hydraulic oil-solid mixtures flowing in 50 mm-diameter and 32 mm-diameter pipes are tested. The results show that the critical liquid velocity corresponding to the transformation of the flow structure is between 0.75 and 1 m/s. Compared to the liquid-solid flow, the injection of gas has a drag reduction effect, to a certain extent. However, with an increase in the superficial gas velocity, the relative slip contribution first increased and then decreased. Moreover, the pressure gradient and wall slip velocity of the gas-liquid-solid coupling flow were sensitive to the superficial velocity of the gas and liquid phase and the phase volume fraction, as well as pipe conditions, including the diameter and roughness. Finally, on the basis of theoretical and experimental data, a wall slip model is proposed to predict the apparent wall slip velocity and pressure gradient in gas-liquid-solid coupled flow. The model shows that the apparent wall slip effect is promoted under the condition of a low volume fraction of the dispersed phase. Compared with the experimental data, the prediction results of the model are acceptable

管道式气液旋流器分离特性研究

随着油田采出液高含水逐年升高,管道式气液分离设备越发凸显出优势。本文结合实验和数值模拟对气液在管道式气液旋流器中的相分布和分离性能进行了研究。通过研究发现,管式分离设备可以在较大的分流比范围内保持接近100%的分离效率;出口和入口液相雷诺数比值与分流比呈现近似呈现线性关系。在实验研究的基础上对管式分离设备进行了数值模拟验证,并通过数值模拟揭示了不同位置气芯形状及相分布规律等。这些成果为管道式导流片型分离设备的设计和应用提供了重要参考

旋流场与破乳剂共同作用下油水分离特性

原油开采中,油水分离是必不可少的工艺环节,且为了提升分离效率,往往采用物理化学复合方法对油水乳状液进行分离。本文通过数值模拟研究破乳剂和旋流场共同作用对油水分离效果的影响。数值模拟中,采用Eulerian多相流模型和群体平衡模型(PBM)对旋流场内油水两相流动的压力分布等情况,以及分散相粒径的迁移、聚并和破碎规律等进行研究。研究结果表明,旋流场对油水有较好的分离效果;在不改变表面张力系数时,随着入口速度的增加,油滴聚并率先增加后下降;当固定入口速度,改变表面张力系数时,旋流场中油滴聚并率随着表面张力系数的降低而增加