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目前,对于多相计量研究主要集中于气液两相流动,而对于油水两相流的研究相对较少,因此本文对油水两相流动中各相流量的测量进行了详细的理论和实验研究,研究中通过实验以同步测量方式获得了混合流量和各相含率,同时结合漂移流模型给出了各相流量的求解公式,从而给出了一种具有一定测量精度、适合于工程应用的油水两相测量技术。本研究主要创新点如下:
⑴利用涡轮流量计测量油水两相混合流量,重点研究油相粘度和入口油相含率对于测量精度的影响。结果表明,当油相粘度较低时(小于160mPa·s),涡轮流量计的测量误差较小,相对误差均在±5%以内,且不受入口油相含率的影响;当油相粘度大于225mPa·s时,随着入口油相含率的增加,误差逐渐增大。当油相粘度进一步提高时,涡轮流量计在较低的入口油相含率下进入非线性失效区。
⑵应用单束γ射线密度计进行了油水两相流动时相含率的测量研究。结果显示,当流型为分离流时,其测量精度较低,以此研究结果提出了收缩喷嘴的方法使油水两相流的流型主要集中于分散流,以得到更好的测量精度。实验结果表明该方法能使油相含率测量值的相对误差控制在±5%以内,取得了良好的实验结果。
⑶应用漂移流模型对油水两相流动时的速度滑差进行了研究。重点研究入口流量、管径以及油相粘度对速度滑差的影响。结果显示,入口油相含率较低时,分散流时的滑速比大于分离流时的滑速比;同样入口流量下,在小管径内流动时的滑速比大于管径内的滑速比。同时,在结合本论文研究以及前人研究结果的基础上,应用漂移流模型,给出了油相速度与混合速度的求解公式。