由於高溫流體流動，在整個熱井或部分井孔中包含兩相的蒸氣、氣體和水混合物。從核反應堆、鍋爐到石油和地墊井，在許多情況下管道中通常會有兩相流。對於管線中的兩相流目前沒有精確的數學模型，但是已經發展出一系列的經驗關係。
基本介紹
- 中文名：兩相流體管線
- 外文名：Two phase fluid pipeline
- 定義：管道中通常會有兩相流
- 類型：數學模型
- 模擬器：井孔模擬器
- 領域：能源
研究,模型,
研究
根據蒸氣和液體流量比及流速比，在不同的“流動體系”內流體混合物的自身分布各不相同。對於僅有少量蒸氣的，在液柱中通常存在蒸氣泡。隨著蒸氣比例的增加，會逐漸出現蒸氣夾栓和液體流。然後轉變為霧化和環流等最終流態，管道的中心會出現伴有霧化液滴的蒸氣，並且在管線壁上附著有連續的水相。
在這個體系範圍內的結論之一就是在負壓熱儲中需要有一個最小的流量來維持持續的排放。如果通過節流閥逐漸減少鑽井流量，井口壓力上升、流速下降直到達到最大排放壓力(maximum discharging pressure，MDP)為止。進一步減少井流量，會導致更低的井口壓力並且可能引起井停止排放。一般來說，在這種狀態下，井孔中蒸氣流量的上升僅僅足夠維持蒸氣和水的混合。如果流量進一步減少，流動狀態改變為一個連續的水柱夾帶有分布於其中的蒸氣泡，壓力梯度也變化為液態水的壓力梯度，流體柱的整體密度增加，流體不再流出地表。
在井中兩相流動形式的另一種結論是井的性能對排放的熱焓很敏感。熱焓的增加意味著井孔中的兩相柱中有較高的蒸氣比例，這樣沿著井上升就有一個較低的壓力梯度及較高的井口壓力。流體中氣體的含量能對井的性能有明顯的影響，因為氣體可導致在較高的壓力下產生沸騰，即在井較深部位，並且在兩相流中提供更高的蒸氣比例，這基本上是一些氣舉排放導致的。
模型
計算兩相流體的排放壓力曲線最好使用井孔模擬器，其中包括壓力梯度的經驗近似值。許多模型可以利用，例如HOLA—GWELL(Aunzo et al，1991)、WELLSIM(Gunn et a1，1991)、GEOFLOW(Acuna，2008)、WELBOR(Pritchett，1985)和SIMU000(Upton，2000)。一個井孔模擬器應該能夠代表一口井。它具有許多特定補給深度的流入量和流出量以及指定流入量的流體溫度或質量。這些模型通常也用來計算井孔的熱傳遞。通過對流量曲線和產能曲線進行擬合，獲得了井的性能評估。該井有四個補給帶，從溫度曲線中可看出明顯的三個補給帶，在套管靴處的第四個補給帶非常小。值得注意的是在各帶之問溫度曲線並不是完全等溫的，但水在上升過程中冷卻得卻很慢，這是因為在井孔上升時流體是絕熱(等焓)膨脹，由於井孔的溫度很接近於熱儲溫度，故沒有井孔的熱傳遞冷卻流體。擬合後，如果已經具有一個大口徑的鑽孔，那么就可以利用井孔模擬評價井的性能。井孔模擬的最常用之處就是評價不同完井設計的優缺點。
