基于格子Boltzmann方法的多孔介质内多相流动的数值研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:a234917658
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
海上油气的开采和运输过程存在严重的管道泄漏、溢油漏气事件,泄漏的油气资源造成严重的海面环境污染和经济损失。针对海面溢油问题,有效的方法之一是采用多孔材料对溢油进行吸附回收,溢油中的固体颗粒对吸附效果也有很大的影响,吸附过程涉及油-水-固的三相流动,因此对多孔介质内多相流动过程的研究具有重要意义。为了更好的研究多孔结构设备对海面溢油的吸附特性,本文采用格子Boltzmann方法(LBM)的Shan-Chen伪势模型和浸没边界法(IBM),针对压力边界下多孔介质内的油水两相流动问题及运动颗粒对流动特性的影响,分别模拟研究了多孔介质内的油-水两相和油-水-固三相流动过程。构造随机多孔介质通道,采用Shan-Chen伪势模型模拟了压力边界下通道内油水两相流动过程。随着孔隙率的增大,多孔介质出口截面油相流速越大,吸附的油相越多。根据静态接触角的计算方法,研究了接触角与壁面润湿性的关系,分析了不同接触角对油水两相流动特性的影响。壁面呈亲油性时,多孔介质对油相的吸附效果较好,减小接触角,使壁面呈较强的亲油性,有利于油的吸附解析。结合Shan-Chen伪势模型和浸没边界法(IBM)对颗粒运动进行模拟,研究了运动颗粒对多孔介质内油水两相流动特性的影响。颗粒位于多孔介质内部时对油水两相流动过程影响较大。增大孔隙率可以获得更多的油相,针对不同的颗粒粒径,适当调整多孔结构孔隙率,可以有效减少固体颗粒含量。适当增加壁面的亲油性,油的流动速度增大,有利于获取更多的油相。根据实际多孔结构设备,简化计算模型。针对固体颗粒对流体流动的影响,结合Shan-Chen伪势模型和浸没边界法(IBM)研究了海面溢油吸附特性,着重分析了运动颗粒对溢油吸附特性的影响。增大孔隙率可以获得更多的溢油,有利于溢油的吸附解析。增加壁面的亲油性,有利于提高溢油的吸附效率,但壁面亲油性过强时,固体颗粒随溢油被吸附,对吸附溢油产生不利影响。
其他文献
我国的原油消费对外依赖程度已经高达60.6%,严重威胁到我国能源安全和国家安全,开发海洋石油和天然气是缓解我国油气资源不足的重要手段,但海洋石油和天然气开采成本和消耗资源都极高,利用计划优化方法来优化采油生产全过程,无疑会带来巨大的经济效益。基于上述因素,本文针对海上采油过程,提出了从水下采油系统到水上平台的全过程集成优化方法。在综合考虑采油树生产安排,注驱,存储,人工举升等环节和海底管线的流动安
稠油开采的主要方式有:蒸汽吞吐、蒸汽驱和火烧油层。过热蒸汽SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage)开采技术作为一种有效的蒸汽驱替技术,趋于成熟,被逐渐应用于油田开采中。向地下注入过热蒸汽可以加热稠油,降低其黏度增加稠油的流动性,同时高温的蒸汽还将导致储层岩石的矿物组分发生变化,引起储层岩石的孔隙度、渗透率发生改变,最终影响稠油开采效率。已有的文献发现热水、湿蒸汽、
截至2016年,我国已经建设了10万公里的油气管道,大型油库、储气库及LNG接收站等油气储运设施也大规模的建设服役,输油管道及储运设施发生事故不仅仅会造成企业巨大的经济损失,同时对周边环境及居民的生命财产造成严重的伤害。对储运设施衍生灾害评价技术进行研究就是为了提高对事故及隐患部位的预测能力,最大限度的减少事故发生所造成的经济损失、人员伤亡和对环境的破坏。因此衍生灾害评价技术具有十分重要的意义。本
沉积相是石油天然气存储研究的基础,对预测砂体分布及储层物性差别具有指导意义。单井相分析是沉积相研究的关键环节之一,而利用岩心标定的典型测井相识别沉积微相是单井相分析的最常用方法。但是,依靠人工识别测井相并解释沉积微相,存在两个问题,一是工作量大,对研究人员的经验要求高,结果的主观性强,二是测井资料不完整,存在缺失某项特征数据的现象。因此,可以借助本体和语义分类的技术对沉积相领域内的问题进行解决。本
液相加注表面活性剂已经成为气井排水采气重要的增产增效措施,但是表面活性剂对湿气集输管道多相流动的影响仍处于探索阶段。本文通过搭建长度为40m、内径为50mm多相流实验环道,并在流动稳定段和测试段配备可拆卸弯管以改变管道倾角,对材质为有机玻璃、长度为15m的测试管段进行压力压降数据采集、采用高速摄像进行流型观测,并用超声波多普勒测速仪获得段塞流特征参数,探究表面活性剂对水平、1°上倾和3°上倾管道气
近年来,管道运输已经逐步成为油气资源的主要运输方式,为了保证油气管道安全稳定地运行,常常采用外防腐层与阴极保护结合的方式对其施加保护。实际生产中,防腐层失效的主要方式是渗透性鼓泡、阴极剥离和阳极破坏等导致的表面剥离,以阴极剥离最为常见,管道阴极剥离造成的人员伤亡、财产损失是不可估量的。但是目前对阴极剥离的研究有限,无法准确的对阴极剥离过程进行描述及归因,因此需要深入研究。本文针对环氧粉末涂层阴极剥
作为一类典型的高附加值、小批量、多品种、多功能、技术密集型的工业过程,批次过程被广泛的应用于精细化工、食品加工、聚合材料、金属加工、半导体集成电路生产等领域。由于迭代学习方法能够有效的利用批次过程中的重复特性,同时考虑到实际系统中无法避免的故障问题,基于迭代学习方法的容错控制被引入到批次过程中。网络通信是一种低成本、快速高效的通信方式,在批次过程的信息传输过程中起着不可替代的作用,但随之带来的一系
连续波泥浆脉冲传输技术具有能量集中、传输距离远、速率快、抗干扰能力强等优点,成为随钻测量、测井的重要研究方向。泥浆脉冲信号是将测量数据编码后,通过电机驱动脉冲发生器旋转阀产生调制压力波信号,压力信号以泥浆为传输介质,从井下向地面系统传输,由地面系统完成信号检测、采集、处理及解调解码。本文以发掘提高连续波泥浆脉冲信号质量的方法为目的,分析信源与信道对泥浆脉冲信号质量的影响,完成的主要工作与结论如下:
近年来,随着海洋油气田的持续开发,采出气中水和凝析液含量逐渐增多,在海上平台空间受限的背景下,为满足气液分离要求,大力发展紧凑型气液分离器成为新的趋势。本文通过理论分析和数值模拟提出了一种轴流式气液旋流分离器的结构方案,并在此基础上加工分离器实验样机,通过实验对样机的分离性能进行了研究,建立了分离效率模型和压降模型,主要结论与研究内容如下:针对雾状来流,在分离器内部气液两相流动规律的基础上,分析了
目前石油资源短缺和水污染两大类问题严重制约了我国社会的健康发展,探索超稠油开发技术和方法,研发高效的污水处理材料,对我国健康发展具有重要意义。2004年石墨烯的问世,由于其独特的结构和优良的性能引起了科学界的广泛关注。随着科研人员的努力,使石墨烯在能源材料,传感器,吸附剂等领域得到了有效应用,也为稠油降粘和污水处理这两类问题的解决带来了曙光。但是二维平面的石墨烯,由于π-π相互作用和范德华力的存在