天然气储层裂隙中气-液两相流的流态转变条件数学模型

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 6; pp. 155 - 164
• Main Authors: 闫晋, 倪小明, 郭盛强, 何庆宏, 赵彦伟, 宋金星
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454000%山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城 048200 2024; 河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000%河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000
• Subjects: annular mist flow; fluid flow rate; 储层裂隙; 段塞流; slug flow; reservoir fracture; 流态转化; gas liquid two-phase flow; 流体流速; bubble flow; 环雾流; 气泡流; 气-液两相流; flow state transformation
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1054

TE311%O359; 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试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.