① 题来源与背景； 水-胶凝原油两相流体系的流动特性和流动规律研究是油田进入特高含水期后油气集输过程亟待解决的关键问题，所涉及的液液或液固两相流研究也是当前该领域跨学科的难点课题之一。国内外的研究成果均为单纯的油水或液固两相流，本项目所提出的研究课题涉及的水-胶凝原油两相流动与以往的研究既有联系又存在差别。水-胶凝原油两相共流时，由于胶凝原油所表现的既有固体又有液体的性质，实验测量其内部流动参数及各相含量的变化困难很大。 ② 研究目的与意义 本项目进行了水-胶凝原油两相流体系非线性动力学特性机理分析、水-胶凝原油两相流体系流型实验装置设计及模拟实验分析、基于混沌分形理论的水-胶凝原油两相流体系流型识别及流态信号时间序列非线性特征研究以及复杂多因素耦合作用的水-胶凝原油两相流体系数值模拟及实际应用等研究。项目所获研究成果不仅能够完善、丰富和发展两相流体系学科研究的深度和广度，还将为特高含水期油田制订科学的输送方案、保障我国油气稳产高产实现节能降耗提供理论和技术支撑。 ③ 主要论点与论据； 1、基于混沌时间序列理论，结合水-胶凝原油两相流流型实验研究，对水-胶凝原油的流型动态特性进行研究。将温度为25℃（低于原油凝点13℃），混合流速范围为0.3~0.9m/s含水率为70%~95%的水平管道内水-胶凝原油两相流流型定义为四种典型流型：油-段塞流，油团悬浮流，油粒分层流，油粒分散流；并分析了四种典型流型的流动机理，绘制了水-胶凝原油两相流流型图。对四种典型流型压差波动信号的混沌特性，即关联维数及K熵进行了定量计算及分析。结果表明：关联维数及K熵对水-胶凝原油两相流流型变化具有敏感的"指示器"特性。 2、通过Normal、Log-Normal及Rosin-Rammler三种分布函数对胶凝原油颗粒粒径分布规律进行描述，结果显示Rosin-Rammler函数描述粒径分布效果最佳，给出了胶凝原油颗粒的Suater平均直径及最大颗粒直径的预测模型。 3、运用量纲分析原理建立水-胶凝原油两相流压降计算关联式，并通过试验的方法确定出其四种典型流型的压降计算模型。该模型对压降的计算值与测试值进行比较，相对误差在17%以内。 4、对水-胶凝原油两相流中胶凝原油颗粒的动力学特性进行了研究，建立了胶凝原油颗粒所受曳力的计算模型，利用Fluent进行单颗粒运动轨迹模拟，对其运动轨迹影响因素进行分析。结果表明：影响程度从大到小依次为颗粒粒径、颗粒释放位置、颗粒密度以及颗粒初速度。通过原油流变特性测试确定了胶凝原油的流变方程，采用VOSET方法追踪胶凝原油颗粒的界面变化，并分析了各种因素及We对变形度的影响。结果表明：We越大，惯性力相对于界面张力效应越明显，颗粒的变形度越大。项目所获研究成果完善、丰富和发展了两相流体系学科研究的深度和广度，为我国油气稳产高产实现节能降耗提供理论和技术支撑。 ④ 创见与创新； 创新性地提出了胶凝原油流态化集输思想，即将低于凝点的胶凝原油整形成颗粒状，实现水-胶凝原油不加热水力悬浮输送以降低集输能耗。流态化集输系统中的水-胶凝原油两相流是一个非常复杂的动力系统，复杂的相间作用及边界条件影响着水-胶凝原油两相流动状态，包含着多种非线性非平衡特征，其理论和实验研究均未见相关报道。 ⑤ 社会经济效益，存在的问题； 由东北石油大学研制的胶凝原油水力悬浮输送工艺在大庆采油九厂龙一联获得应用，该工艺是在成功开发胶凝原油流态化整形装置（涉及发明专利："原油整形装置"，专利号：ZL 2011 1 0189280.1）和胶凝原油水力悬浮输送实验装置及其实验方法（涉及发明专利："胶凝原油水力悬浮输送实验装置及其实验方法"，专利号：ZL 2010 1 0515821.0）的基础上得以实施应用的。该工艺为实现降低能耗和保护环境的目的，掺水取自于地下水。胶凝原油水力悬浮输送比同工况现有集输工艺预计节能30%以上。 该课题研究存在的主要问题有： （1）由于建模和模拟过程中只对单颗粒的运动轨迹及变形、双颗粒的碰撞进行了研究，而实际生产中是颗粒群，因此需对颗粒群在水力悬浮输送过程中的运动轨迹进行研究，考虑颗粒之间的相互作用，使模拟结果更符合实际情况； （2）水-胶凝原油两相流动既不同于液液（油水）两相流，也不同于液固两相流。因其流动特性非常复杂且理论、实验难度较大，对其不同流型之间的转换关系及过渡流型还有许多问题需要深入研究解决。 ⑥ 历年获奖情况； 2013黑龙江省科学技术进步奖二等奖 2013年中国石油和化学工业联合会科技进步奖二等奖 2013年黑龙江省科学技术进步奖一等奖 2014年大庆市科学技术进步奖二等奖

东北石油大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。