油气水流量测量仪的混合器设计及仿真研究.pdfVIP

2011年 9月 西安石油大学学报 (自然科学版) Sep．2011 第 26卷第5期 JournalofXiallShiyouUniversity(NaturalScienceEdition) V01．26No．5 文章编号(2011)05-0056434 油气水流量测量仪的混合器设计及仿真研究 吴 征 ，张瑞萍2，刘 彤2，崔之健 (1．中国地质大学 (北京)能源学院，北京 100083；2．西安石油大学 机械工程学院， ． 陕西 西安710065；3．西安石油大学 石油工程学院，陕西 西安 710065) 摘要：为了保证油气水流量测量的精度 ，研制 了一种不 占用中心通道 的静态混合器，仿真和试验表 明，在产生很小压差的情况下，混合器可以达到 良好的混合效果，为油气水流量精确测量提供 了有 效的均相方法． 关键词：油气水流量仪；混合器；结构设计；仿真实验 中图分类号：TE938 ．5 文献标识码 ：A 智能完井系统中，需要对各生产层的流量进行 测量 ¨ ，井下流量测量的技术难度主要体现在 ：① 井下流体多为油气水三相流，流型复杂，对精确测量 带来了很大困难；②不同流体相之间有滑动现象，严 重影响了测量精度；③在斜井、多分支井、水平井中， 1．上接头；2．下接头；3—1．扰流套 1；3—2．扰流套2； 3—3．扰流套3；3—4．扰流套4；4．A型扰流盘 ；5．B型扰流盘 流体静压不足，对测量结果带来了严重的误差．为了 图1 混合器的机械设计图 解决上述问题 ，需要对油气水三相流进行混合，但现 Fig．1 Schematicdiagram ofthemixer 有的混合器多 占用中心通道 4。，一方面影响测试 仪器的下入通道 ，另一方面带来 了较大的生产压 2 混合器的仿真 差 ．本文设计了一种不 占用中心通道的混合器， 应用 FLUENT软件 j，建立 了理论模型，对所 通过设计 、仿真和试验，证实了该混合器有 良好的混 设计的静态混合器进行仿真． 合效果，为油气水的均相提供了一种有效的方法． 2．1 计算模型的确定 1 混合器的设计 所模拟的三相介质，在管道内的各种流型中相 与相之间存在着明显的分界面，因此针对所研究的 问题选定VOF(VolumeFractionofthePhase)多相流 本文设计的混合器利用生产井的油管与套管所 模型．VOF模型依靠2种或多种流体 (或相)，没有 形成的环形空间作为油、气、水三相混合装置的混合 互相穿插．对增加到模型里的每一附加相，引进一个 空间，三相混合装置不 占用油、气、水管道通径，加大 变量：即计算单元里的相的容积比率。在每个控制容 了油、气、水在管道 中的流动空间，使其能够充分混 积内，所有相的体积分数之和为 1．所有变量及其属 合均匀，且不影响生产井中油管和套管的正常工作． 性的区域被各相