泡沫发生器不稳定流动规律研究及结构优选

发布时间：2017-03-18 21:06

  本文关键词：泡沫发生器不稳定流动规律研究及结构优选，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国东部油田进入开发的中后期,油田开发生产过程中严重的油层出砂现象,是提高采油速度的主要障碍。为了给冲砂洗井泡沫的制备和关键工艺设备研制提供理论基础,本文首先分析国内外泡沫发生器的结构特点及工作原理,根据油田生产实际情况,在同心管式泡沫发生器结构基础上,设计了一种能够连续、高效发泡的泡沫发生器。介绍了泡沫发生器的发泡机理和工作原理,使用计算流体力学软件对泡沫发生器内部流场进行模拟计算,通过改变泡沫发生器出气管顶端的倾角和出气管至入口变径腔距离来实现流场的改变,基于泡沫发生器内部速度、压力、流线和出口截面气相体积分布综合分析,结构参数变化对泡沫发生器内部流场的影响,得到最优泡沫发生器结构参数。由于PIV测速技术具有直观、不干扰流场等特点,本文利用PIV测速技术对泡沫发生器内气液两相流流场进行数据采集。首先,确定泡沫发生器内气液两相流动参数,建立泡沫发生器实验模型；然后,利用PIV测速技术采集不同液相流量、气相入口压力、发泡剂浓度下的泡沫发生器内部流场信息,分析各因素对发生器内流动状态的影响,各因素对泡沫流体层厚度的影响,得到对气液混合效果、发泡效果影响最大的因素。对不同实验条件所生成的泡沫进行稳定性测试,确定泡沫的半衰期,分析不同实验条件下泡沫的稳定程度。利用高速摄像机拍摄不同气相入口压力下,气泡在发生器内的运动过程,得到不同气相入口压力对气泡碰撞、聚并的影响。以期为疏松砂岩油藏以及低压中老油田冲砂洗井工作提供支持,为泡沫发生器结构研究提供理论基础,为发生器内部气液两相流提供实验经验。
【关键词】：泡沫发生器 气液两相流 汁算流体力学 PIV 结构优选
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE937
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 本文研究目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 泡沫发生器结构研究现状10-11
• 1.2.2 气液两相流研究现状11-13
• 1.2.3 PIV技术应用于气液两相流的研究现状13-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 第二章 气液两相在泡沫发生器内的流动规律16-26
• 2.1 泡沫发生器结构及工作原理16-18
• 2.2 泡沫发生器内气液两相流数学模型18-22
• 2.2.1 气液两相流双流体模型18-20
• 2.2.2 气液两相流场湍流模型20
• 2.2.3 混合模型的数学方程20-21
• 2.2.4 气液两相相间作用力21-22
• 2.3 泡沫发生器内泡沫形成机制22-24
• 2.3.1 泡沫的生成条件22-23
• 2.3.2 泡沫的生成过程23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 泡沫发生器内部流场的数值模拟26-54
• 3.1 不同类型泡沫发生器内部流场的数值模拟26-32
• 3.1.1 挡板式泡沫发生器内部流场的数值模拟26-27
• 3.1.2 射流式泡沫发生器内部流场的数值模拟27-28
• 3.1.3 同心管式泡沫发生器内部流场的数值模拟28-29
• 3.1.4 不同类型泡沫发生器结构优选29-32
• 3.2 同心管式泡沫发生器几何建模及关键参数设置32-33
• 3.2.1 泡沫发生器几何建模32
• 3.2.2 泡沫发生器关键参数设置32-33
• 3.3 不同结构同心管式泡沫发生器数值模拟结果分析33-43
• 3.3.1 速度分布33-38
• 3.3.2 压力分布38-41
• 3.3.3 气相分布41-43
• 3.4 不同孔径孔数泡沫发生器内数值模拟结果分析43-52
• 3.4.1 速度分布43-48
• 3.4.2 压力分布48-52
• 3.5 同心管式泡沫发生器结构参数的确定52-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 泡沫发生器内部流场的PIV实验54-78
• 4.1 PIV测速技术54-56
• 4.1.1 PIV系统组成54-55
• 4.1.2 PIV技术原理55-56
• 4.2 实验模型56-59
• 4.2.1 实验模型设计原理56-57
• 4.2.2 实验模型分析57-59
• 4.2.3 实验设备59
• 4.3 实验方案59-61
• 4.3.1 准备工作59-60
• 4.3.2 实验步骤60
• 4.3.3 实验安全注意事项60-61
• 4.4 泡沫发生器内部流动的PIV测试结果分析61-74
• 4.4.1 液相流速对泡沫发生器内部流动的影响61-66
• 4.4.2 气相入口压力对泡沫发生器内部流动的影响66-68
• 4.4.3 发泡剂浓度对泡沫发生器内部流动的影响68-72
• 4.4.4 泡沫稳定性分析72-74
• 4.5 泡沫发生器内气泡运动过程74-77
• 4.6 本章小节77-78
• 结论78-79
• 参考文献79-83
• 发表文章目录83-84
• 致谢84

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