[发明专利]一种基于动态接触角的水平油水两相流压降预测方法

说明书

本发明涉及一种基于动态接触角的水平油水两相流压降预测方法，包括下列步骤：分别输入油水两相的密度ρ_o和ρ_w，油水两相的运动粘度ν_o和ν_w，以及界面张力γ_ow和管道内径D；输入油水两相表观流速参数；将管道内径D分成N等分；计算油相和水相的压降；得到压降参数。

技术领域

本发明涉及一种基于动态接触角的水平油水两相流压降预测方法。

背景技术

目前我国油田存在高含水、低渗透率、高黏度稠油等一系列问题。水平井技术作为一种有效的提高原油采收率技术，被广泛地应用于石油开采过程中。油水两相流体在水平井筒输运过程中极易在重力作用下产生分层流动，并且油水流动过程中的压降参数是油井生产过程中产能评价的重要指标。因此，实现对水平油水两相流分层流压降的准确预测具有重要意义。

水平油水两相流的压降预测，通常基于一维双流体模型并耦合壁面和剪切应力的闭合关系来实现。值得指出的是，两相流分层界面的几何形态是建立双流体模型闭合关系的重要参数。对于重力占主导的两相流系统，相间界面可假设为平面；而在低密度差液液两相流或弱重力系统中，界面现象占主导，从而相界面会呈现弯曲形态。因此，通过油水界面形状修正双流体模型闭合关系的方法受到普遍关注。一般地，油水分层界面的形态与油水两相流的持水率、流体与管壁的接触角以及Bo数有关。Brauner等(A two-fluid model forstratified flows with curved interfaces,International Journal of MultiphaseFlow,1998,24:975-1004)，Rodriguez等(Prediction of pressure gradient and holdupin wavy stratified liquid–liquid inclined pipe flow,Journal of PetroleumScience and Engineering,2012,96-97:140-151)以及Edomwonyi-Out和Angeli(Pressuredrop and holdup predictions in horizontal oil–water flows for curved and wavyinterfaces,Chemical Engineering Research and Design,2015,93:55-65)均基于界面的弯曲形态对双流体模型进行了修正，并取得了一定的效果。但是在这些研究的过程中均将接触角作为一个固定的物性参数。需要指出的是，油水两相流动过程中的接触角与静止状态下测量的接触角有很大差异。有研究表明，油水接触角会随着运动速度的变化而发生变化。本发明基于油水分层界面形态的测量结果，提出动态接触角理论表达式，修正了一维双流体模型的闭合关系，从而实现了对水平油水两相流压降的高精度预测。

发明内容

本发明的目的是提出一种水平油水两相流压降的高精度预测方法。本发明中，通过提出动态接触角理论表达式，对水平油水两相流界面形态进行预测，进而修正了双流体模型的闭合关系，实现对流体压降的高精度预测。

一种基于动态接触角的水平油水两相流压降预测方法，包括下列步骤：

(1)分别输入油水两相的密度ρ_o和ρ_w，油水两相的运动粘度ν_o和ν_w，以及界面张力γ_ow和管道内径D；

(2)输入油水两相表观流速参数U_sw，U_so；

(3)将管道内径D分成N等分；

(4)计算油相和水相的压降，方法如下：

①令水层i＝0，取水层高度

②计算此水层高度情况下的油水界面曲线的曲率半径r_c：