气-液-固多相流技术在生产中应用与现状--数值试井技术在多相流试井解释中的应用解读.docx

气-液-固多相流技术在生产中应用与现状--数值试井技术在多相流试井解释中的应用随着科学技术的迅速发展，多相流技术在国民经济和人类生活中的地位日益重要。多相流技术的应用以两相流技术最为普遍，而两相流技术的应用则是以气液两相流的应用最为广泛。本文将粗略介绍多相流技术各方面的特点及应用，再简单分析我研究方向与多相流技术有关的问题。多相流的定义一般的，相通常是指某一系统中具有相同成分及相同物理、化学性质的均匀物质部分，各相之间有明显可分的界面[1]。在宏观上，常把自然界分为三相，即气体、液体和固体三种相态。气体和液体不能承受拉力和切力，没有一定的形状，具有流动性，因此统称为流体。在流体中如有固体颗粒存在，则当流体速度相当高时，这种固体颗粒就具有与一般流体相类似的性质而可看作拟流体。这样，在一定的条件下，就可以处理气体、液体、固体三种相态的流动问题。经典流体力学所处理的只是一种相态的均质流体，即气体或液体的流动问题。但是在许多工程问题以及自然界的流动中，必须处理许多不同相态的物质混合流动的问题。通常把这种流动体系称为多相体系，称相应的流动为多相流。最普通的多相流由两个相组成，称为二相流。不同相态物质的物性有很大的差别，通常根据物质的相态，把二相流分为气液二相流，气固二相流，液固二相流、液液二相流等[2]。多相流的分析方法及常见模型为了分析多相流的流动特性，需要建立描述多相流动特性的数学模型。不同的分析方法往往产生不同的数学模型[3]。（1）均相流模型。这种模型将各相考虑成一个整体的均匀混合物，相间没有相对移动，没有质量、能量交换，适用于相间存在强祸合的场合。例如：微小气泡均匀混合在液体中的气泡流和两相流速高的雾状流等。（2）分相流模型。该模型将各相考虑成完全分离的两种流体，两相间存在不同的速度和特性，适用于两相间存在微弱祸合的场合。例如：气-液两相流中的分层流和环状流。气-液-液三相流中的分层流等。（3）漂移通量模型。本模型基本上是分相流模型，其重点是研究相间的相对运动。其中漂移通量与相间相对速度有关。适用于气液两相流中的弹状流等情况。（4）基于流型的模型。对于各类多相流中的各种流型，由实验结果建立一系列的经验、半经验公式，并绘制出流型图，供工程应用。（5）组合模型。以上几种方法各有自己的局限性。目前的趋势是将它们有机的结合起来，以实现对多相流研究的统一。其方法是：首先，按流型划分方法划分流态，再用各流态最适用的模型（如：均相流模型、漂移流模型和分相流模型等）进行分析。这种分析方法综合了前面各模型的优点，能更准确的描述多相流流动情况。总之，由于多相流的复杂性，目前存在的数学模型还不太精确，特别是没有一套统一的理论描述多相流流动状态，多相流分析方法与描述模型还有待进一步发展与完善。多相流技术在石油行业中的广泛应用随着油气田的勘探、开发逐渐转移到沙漠、极地、海洋等自然环境相对恶劣的地区，而部分在役油气田又相继进入开发的中后期，在这一背景下，多相流技术在石油行业中得到了日益广泛的应用。石油行业采用多相流技术是科技发展和油气田企业自身经济发展}，勺结果。其表现主要在：（一）提高企业自身经济效益的需要目前，世界各国相继开发沙漠、极地、海洋等边际油气田。由于自身环境的恶劣、油气资源远离消费市场等原因，如何最大限度的降低油气开采成本就成了这些油田企业最需要解决的问题。在油气田地面工程中，用多相流技术可将井口混合物直接输送到联合站集中处理，省去了井场油气分离设备，将油气双线建设减少为单线建设，经济效益十分可观。在海洋采油中，省去的分离设备还可以大大减小平台面积和简化生产管理。据统计，采用多相流技术最多可以使海洋平台节约40%的费用。正因为如此，后续开发的许多油田，如：英国的北海油田、我国的塔里木油田、东海平湖气田均广泛采用了多相流技术中的油气混输工艺技术。（二）技术发展的结果在石油行业中广泛采用多相流技术也是技术发展的必然趋势。从勘探开发到炼油化工：从地下到地面，处处可以找到它的应用实例。1、勘探开发中在油藏工程中，采用多相相态理论能更准确的描述油藏分布，预测油田今后的发展动态；在试井分析中，传统的单相试井方法正被更符合实际的多相试井分析方法取代；钻井工艺方面，有关井底流场分析己逐渐采用多相流分析方法：套管腐蚀预测也开始使用多相流技术；在二次采油、三次采油过程中，如何准确描述注水、注气、加添加剂后油流的变化情况都要用到多相流相关技术。2、油气输送中在油田集输系统中，各油田正逐步采用油气混输工艺。由于多相与单相流动间存在着显著差别，如何准确设计，安全管理多相输送管网成了一个新的课题。此外，即使在传统的单相输送中，多相流现象也比比皆是：成品油管线在输送轻油的过程中，由于高差等因素的影响，轻质油品常常挥发出来，形成局部气液两相流，影响管线的正常工作。湿天然气