气-液两相在储层裂隙中流动时可能存在气泡流、段塞流、环雾流等流态,查明流动时流态转变条件能为气-液两相流流态形成机理研究提供依据,有助于天然气井的生产管控。根据气-液两相流不同流态的流动特点,结合连续介质控制理论和动量守恒原理,构建了气泡流-段塞流-环雾状流等流态之间转变的数学模型,确定了各流态间变化的临界条件和主控因素,通过气-液运移产出微观流动物理模拟实验验证了所建数学模型的准确性。结果表明:气-液两相在裂隙中的流态转变是气/液相的物理性质、注气通道孔径、裂隙流动通道孔径、气相流体流速、液相流体流速等因素耦合作用的结果。气泡流与段塞流能否转变主要取决于初生气泡大小、流动通道空间、液相界面波高度;段塞流与环雾流间能否转变取决于气相流体能否击碎液相流体并使之悬浮。不同流态间转变的主要控制因素不同:气泡流与段塞流相互转变的主控因素为裂隙系统的孔径,注气通道孔径越大、流动通道孔径越小,越容易发生段塞流;段塞流与环雾流相互转化的主控制因素为流体流速、气/液相流体的物理性质,气/液相对速度越大、气/液密度差越小、液相表面张力越小,越容易发生环雾流。研究成果能够为天然气储层裂隙中气-液两相流态形成机理和天然气运移产出研究提供理论依据。
0引 言
1气-液两相在裂隙中流动的主要流态
2气-液两相在裂隙流动时流态转化的数学模型
2.1 基础方程
2.2 气泡流发生临界状态数学模型构建
2.3 段塞流发生临界状态数学模型构建
2.4 环雾流发生临界状态数学模型构建
3 数学模型实验验证
3.1实验设备
3.2实验方案与步骤
3.3实验结果
4讨论
4.1流速与裂隙孔径耦合效应影响
4.2流体物理性质与裂隙孔径耦合效应影响
5结 论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会