研究多相井下文丘里流量计内油水两相流数值及实验验证中专

论文导读：
摘要：油井启用生产后，此油井中油、水、气混合物的混合比例将随着开采历程动态变化。位于井下的流量数据是识别、确定产能异常部位并配产的重要依据。多相流量计能够在线实时测量多相流参数，对及时调整油井的采油工艺使其适应当前油井情况，以而保证油井的的稳产具有重要作用。本论文运用成熟的单相流量计——文丘里流量计，并革新性的结合数值模拟得到的相分率模型来实现油水两相流的测量。由于文丘里流量计结构简单、易于安装等众多优点，各界对其在多种场合的运用进行了深入探讨，但对利用文丘管进行液液两相流的探讨较少，并且无人对基于CFD技术的文丘里管液液两相流进行探讨。本论文的主要工作如下：（1）设计三种结构案例的文丘里管并划分了非结构化的四面体网格，导入ANSYS-CFX，进行了多种流量、多种油水比工况下的数值模拟计算，浅析了计算结果：油相和水相都在喉部达到最大速度，数值上两相的表观流速相当；压力在喉部降至最低值，可能发生汽蚀空化现象，且混合物黏度越高，入口与喉部的压差越大；探究了文丘里管进口与喉部压差与流量的幂次联系；绘制相分率，即油水比、流量与压差的联系；综合考虑后确定这三种案例中的的最优案例。（2）通过对文丘里管进行实验探讨，对模拟结果、论述计算结果和实验结果进行了比较，结果表明数值模拟结果和实验测试结果基本保持一致，验证了所建立的模型策略的准确性和可行性。（3）在验证性实验的基础上，进一步探讨了文丘里管的结构对文丘里流量计油水两相流测量性能的影响。在管路直径固定的情况下，可以不转变文丘里管的入口直径，而通过转变喉径比来提升文丘里管流量测量的灵敏度，并显示出在低喉径比时转变喉径比对测量的影响更显著。流量管优点众多，探究了矩形截面对文丘里管流量测量的影响：压差随着入口截面积的减小（外接→圆→内接）而增加，流量测量灵敏度增强，但同时阻力损失也增大。关键词：多相流论文流量计论文文丘里论文数值模拟论文CFX论文
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Abstract6-8
目录8-10
第一章 绪论10-17

1.1 概述10-12

1.2 文丘里管的探讨近况与进展12-15

1.3 文丘里流量计的原理15-16

1.4 本章小结16-17

第二章 多相流测量论述和 CFD 论述17-37

2.1 多相流论述17-26

2.

1.1 两相流主要参数17-19

2.

1.2 两相流的浅析策略及模型19-22

2.

1.3 流量和压力的测量22-26

2.2 CFD论述26-36

2.1 流体流动浅析概述26-27

2.2 CFD基本模型27-33

2.3 数值计算策略33-34

2.4 常用CFD商业软件34-36

2.3 文丘里管的测量模型36

2.4 本章小结36-37

第三章 文丘里管案例优化37-51

3.1 几何尺寸37-38

3.2 网格划分与边界条件38-40

3.3 计算结果与案例优选40-49

3.1 两相流分布40-43

3.2 流量与压差的联系43-47

3.3 案例优选47-49

3.4 本章小结49-51

第四章 文丘里流量计的实验探讨51-61

4.1 实验原理51

4.2 实验探讨51-56

4.

2.1 实验目的51-52

4.

2.2 实验设备及仪器52-54

4.

2.3 实验操作54-55

4.

2.4 实验结果与处理55-56

4.3 模拟、论述和实验结果比较及浅析56-60
4.

3.1 CFD模拟56-57

4.

3.2 论述浅析计算57-59

4.

3.3 结果比较及浅析59-60

4.4 本章小结60-61
第五章 结构对油水两相流测量性能的影响61-69

5.1 喉径比的影响61-63

5.2 截面形状的影响63-67

5.3 本章小结67-69

结论与展望69-71
参考文献71-75
攻读硕士学位期间取得的探讨成果75-76
致谢76-77
附件77