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油—水两相流动是普遍存在于石油、石化工业中的一个现象。然而,由于油—水两相流动的复杂性,目前,国内、外学者对油—水两相流的认识还很不清楚,其研究进展相当缓慢。尤其是对于稠油—水两相管流流动规律的研究,所进行的这方面的实验很少,还存在相当大的空白,从而制约了油—水两相管流理论的进一步完善。本文在进行高粘度白油—水两相管流和渤海稠油—水两相管流实验的基础上,对得到的流型图进行合理划分,提出了相应的流型转换模型;确立了就地含水率计算方法;并针对观察到的油—水两相管流反相的新现象进行研究,改善了反相点临界含水率预测模型,最后给出了油—水两相管流不同流型区域的压降计算模型。
建设了管径为1寸,长约52米的不锈钢油—水两相流实验环道。在环道上成功的进行了高粘度白油—水两相流和渤海稠油—水两相流的流型和压降实验研究,为下一步的理论研究提供了基础。
分析了不同实验条件下管截面含水率分布规律,利用管截面含水率数据,确立了就地含水率的计算方法。该方法在油—水两相管流就地含水率计算方面取得了一定的突破。
针对不同流型的特征,将油—水两相管流的流型图划分为四个区域。同时,根据管流实验中反相发生的过程,建立了一个新的适用于油—水两相管流的反相预测模型。利用他人的实验结果进行验证,发现该模型比其他模型具有更高的计算精度和更宽的适用范围。通过分析稠油—水两相管流流型特有的发展过程,建立了预测分层流型与环状流型的理论边界模型。针对划分的不同流型区域,给出了相应的压降计算模型。这些理论模型能更好的适用于现场实际,具有较强的理论与实际意义。