缝洞型碳酸盐岩油藏储量丰富,具有广阔的开采前景。为了提高油藏储集体高部剩余油采收率,以气水混注的方式驱油,使得波及面积增大,达到提高采收率的目的。气水混注井筒中两相流动复杂,对各井段流型认识不清,井下流型和压力等参数预测不准,为施工优化设计带来较大的困难。目前两相流研究主要是针对油气井生产过程中,气液两相举升状态的上升管流,气水混注过程中气液两相向下管流的相关理论与实验研究较少,缺乏功能相对完备的模拟气液两相向下管流的实验装置。为此本文在实验室气液两相流研究的基础上,针对气液两相向下管流,改造搭建出一套功能相对完备的气液两相向下管流模拟实验装置,制定实验方案并开展相关实验,主要开展了如下工作:(1)整理了现场气水混注井的生产施工参数、井身结构等数据,结合气液两相流研究中主要参数(气液流速、表面张力和密度等),利用Duns&Ros无因次速度准数作为相似准数和几何相似的方法,确定了实验各参数范围,为后续仪器仪表的优选和实验方案的设计提供了依据。(2)对实验装置功能开发需求进行分析,根据各参数的特性和实验需求,针对气液两相向下管流研究的主要参数,经调研优选出了各实验参数的测量方法以及最优的测量仪器仪表。(3)在实验是原有两相流研究的基础上,搭建了垂直段(4m)、倾斜段(3m)、水平段(4m)的气液两相向下管流实验装置,利用高速摄像仪拍摄各管段特征流型及其变化规律,使用快关阀门法测量各管段持液率,利用无纸记录仪实时采集并记录压力、流量等实验参数。同时制定出了适用于该实验装置的实验安全操作规程和各仪器仪表的维护及检修方法。(4)根据实际施工情况和相似转换后的各参数范围,设计出合理的实验方案,以空气和水为实验介质,开展了 4种倾斜角、不同气液流量下共280组实验,通过气液两相向下管流模拟实验中观察到的特征流型现象,对比分析了流型变化主要因素(倾斜角、气液流量)对特征流型的影响,为后续理论研究提供了实验依据。本文对气液两相向下管流实验装置搭建的研究,可以为后续的理论研究提供数据支持,其设计思路和方案对类似的实验装置搭建有一定的借鉴作用。