水平油水两相流分层流界面特性测量方法研究

发布时间：2023-06-13 19:38

　　在油井多相流体系中,普遍存在油水两相流流动现象。特别是随着水平井开采规模的扩大,水平油水两相流流动现象广泛地存在于石油开采过程中。两相流速度及浓度剖面分布极为复杂,给水平井产出剖面动态监测提出了极大的挑战。通过建立流体物理运动模型实现两相流流动参数预测,是复杂两相流动态过程监测的另一条途径。然而,水平油水分层界面特性研究成为制约物理模型预测精度的关键。本课题为获取水平油水两相流分层流中分层界面特性,首先,针对分层流的结构特点设计了平行线阵列电导探针及其测量系统;然后,开展了水平油水两相流流动环实验,获得了平行线电导探针测量响应,实现油水分层界面形态的三维重构;根据重构三维界面分析了不同流型下油水分层界面的演变特性、弯曲特性及波动特性,从而实现对标准双流体模型的修正,获得较好的压降预测效果;最后,利用去趋势偏互相关分析(DPCCA)探究了水平油水两相流的界面波稳定性及液滴夹带特性。本文取得的创新研究成果如下:1.设计了一种新型的平行线阵列电导探针测量系统,可实现同一管截面不同位置处油水分层界面特性测量;通过油水分层界面三维形态重构,有效揭示了不同流型油水分层界面的复杂动力学特征。2.利用...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 水平油水两相流流动结构
    1.3 水平油水分层流界面结构检测研究现状
    1.4 本课题主要内容及创新点
    1.5 本文组织结构
第2章 水平油水两相流平行线阵列电导探针设计
    2.1 平行线阵列电导探针几何结构
    2.2 平行线阵列电导探针灵敏场分析
    2.3 平行线阵列电导探针测量系统
        2.3.1 测量方案
        2.3.2 测量系统原理
        2.3.3 测量电路工作原理
        2.3.4 采样帧频确定
    2.4 平行线阵列电导探针静态标定实验
        2.4.1 探针静态实验方案
        2.4.2 静态实验响应序列
        2.4.3 探针静态标定实验结果
    2.5 本章小结
第3章 水平油水分层流界面形态实验测量
    3.1 水平油水两相流流动环实验
        3.1.1 油水两相流流动环实验装置
        3.1.2 油水两相流实验测量系统
        3.1.3 水平油水两相流流型
    3.2 平行线阵列电导探针测量响应特性
    3.3 油水分层界面形状测量结果分析
        3.3.1 三维油水分层界面形态重构
        3.3.2 油水两相流流型对探针测量响应的影响
        3.3.3 油水分层界面波动特性分析
        3.3.4 油水分层界面弯曲特性分析
    3.4 本章小结
第4章 基于水平油水两相流界面形态修正的压降模型
    4.1 标准双流体模型及闭合关系
    4.2 基于界面形状修正的双流体模型
        4.2.1 油水凹形界面几何参数
        4.2.2 修正的界面剪切应力模型
    4.3 修正双流体模型压降预测结果
    4.4 本章小结
第5章 水平油水界面液滴夹带多尺度相关特性分析
    5.1 DCCA及DPCCA算法介绍
        5.1.1 DCCA算法
        5.1.2 DPCCA算法
    5.2 DPCCA理论仿真
        5.2.1 DCCA的多尺度特性分析
        5.2.2 DPCCA的抗噪性分析
    5.3 油水界面波稳定性及液滴夹带特性
        5.3.1 双环形互相关电导探针波动信号
        5.3.2 双环形电导探针信号DPCCA分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3833167