论文部分内容阅读
异型管系(如管汇系统或支管系统)普遍存在于工程实际的多相流动过程中。特别是随着海洋石油资源开发向深海发展，使得管汇或支管系统的使用变得更为普遍。异型管系，尤其是分支管路系统的多相流动特性将随着主管和分支管的不同尺寸，不同连接方向及分支管的个数而发生重大变化，并对生产工艺和管内流动状态产生显著影响。所以，准确了解分支管内的多相流动特性十分必要。本文针对不同管径的并行分支管(主管+支管)体系，从实验室实验和理论分析两方面系统研究了管路中不同流动介质—气水、油水、油气水—条件下的多相流特性，得到了流型、相含率等随流动参数和几何参数的变化规律。主要研究工作和结论如下：
⑴对气水两相流动，通过实验研究了当气水两相流在并行分支管路中同时流动时，含气率随气水比的变化规律。实验结果表明：在较低的表观水相流速下，分支管路与主管路中的含气率有着显著的区别，但是随着水相表观流速增加，主管路和分支管路中的含气率都逐渐接近入口含气率。即在一定工况条件下，有可能通过测量分支管路中的含率获得主管路中相应的相含率变化规律。
⑵研究了不同粘度的白油和自来水的液液两相流动。通过不同油水比、不同管道直径的大量实验，得到了有关流型、滑移速度和相含率等的实验数据。经过对实验数据的整理分析，得出了一些基本规律，具体为：①管道的尺度变化对于流型的影响较小，但对于油水两相的相含率和速度滑移有显著的作用；②当油水两相流在并行分支管路中同时流动时，随着入口处水的表观流速增大，并行主管的截面油含率与并行分支管的差距逐渐缩小；③当油相粘度发生变化时，油水两相流的流型影响不大；同时，随着入口水相流量增加，油相粘度不同对油水两相滑移速度和截面油含率的影响逐渐减小；④给出了管道截面油含率与入口油水流量比的求解公式，误差基本控制在20％以内。
⑶对油气水三相流在分支管中的相含率变化规律进行了研究。从实验观察和实验数据来看，主管路内的油相含率明显高于支管，随着输入油相流量的增加，两个管道内的油相含率的变化趋势基本相同。同时，气相、水相流量的增加均可同时减小主管和支管内的截面油相含率，并且这种影响对于主管道内的含率更为显著。研究结果对三相流动的定量研究奠定了理论及实验基础。