泡沫发生器内部流动规律.doc

泡沫发生器内气液不稳定流动规律研究 代云龙 （东北石油大学， 黑龙江 大庆 163000） 摘 要：泡沫发生器是冲砂洗井的主要应用设备，对于泡沫发生器结构的设计，目前国内外学者设计的泡沫发生器多用于煤矿井下，本论文结合油田实际生产情况特点，在同心管式泡沫发生器结构上进行设计优化，建立泡沫发生器实验模型，利用PIV技术系统来研究泡沫发生器内的液体不同表观速度、气体的不同表观速度对泡沫液流的影响。 关 键 词：泡沫发生器；PIV技术；泡沫流体；轴向速度；径向速度； 中图分类号：TQ 000 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）00-0000-00 Foam generator within the unstable flow law of gas and liquid LIU Cheng-ting，DAI Yun-long，，Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163000，China） Abstract: Foam generator is the main application of sand washing and washing well, to the design of the structure of foam generator, scholars at home and abroad to design more bubble generator used in the coal mine, this paper combining with actual production in oilfields, the structure of the concentric tube type foam generator design optimization, foam generator experimental model is established, using PIV technology system to study the bubble generator within the different apparent velocity and the different apparent gas velocity liquid impact on foam flow. Key words: The foam generator, PIV, The foam flow, The axial velocity, The radial velocity. 一般的冲砂作业是用成本低，易处理的清水作为冲砂液。但是随着油田长期开采，对于低压、漏失、水敏储层，采用常规水作为冲砂液进行冲砂洗井等作业时，漏失严重，对地层伤害大，影响井的产能，因此，泡沫流体作为砂岩油藏冲砂液有其独特的优越性近年来被广泛应用于低压、砂岩、稠油油藏[1][2]。而泡沫发生器作为泡沫流体冲砂洗井的关键性技术，气、液两相在其内部的流动情况将直接影响泡沫流体的质量以及应用效果，对整个冲砂洗井系统的洗井效率有着重要的影响。 1 实验装置 1.1 泡沫发生器结构 泡沫发生器的形状、结构与泡沫流体的性能紧密相关，优选出泡沫发生器的结构，对其内部各个参数对发泡效果的影响和内部流体流动规律，以及泡沫发生器内泡沫形成构成过程进行研究，能够有效的提高泡沫流体质量，改善泡沫流体应用效果，给冲砂洗井泡沫流体的制备和应用提供理论基础。 本文根据已有的泡沫发生器结构[3][4][5]通过数值模拟方法对泡沫发生器内部流场进行全面的分析，优选出泡沫发生器的结构，其结构简图如图1。 图1 泡沫发生器简图 Fig1 the foam generator diagram 从图中可以看到液体入口、变径扩散腔、气液混合腔、气体入口、扰流器、泡沫液出口。其材质为了满足PIV实验要求[6]，选用有机玻璃。图2为实验中的装置图。 图2 实验中泡沫发生器 Fig2 the experiments of foam generator 1.2 PIV装置 本实验的目的在于用一种直观的，可视化的组合装置、仪器来观测流场，从而得出泡沫发生器内气液不稳定流动规律，PIV技术就是用某一足够短时间内的平均速度代替瞬时速度的方法，通过测量流场内不同粒子的瞬时速度进而得到整个流场的速度场的一种装置[7]。其原理如图3。 图3 PIV原理图 Fig3 schematic diagram 2 泡沫发生器内部流场的PIV实验结果分析 2.1 液相流速对泡沫发生器内部流动的影响 实验在室温17~22℃下进行。液相为发泡剂溶液，取发泡剂浓度为1%，发泡剂密度为1090