第二讲：多相管流-全中文

采 油 工 程Production Engineering 主讲: 蒋建勋

西南石油大学石油工程学院

SWPU Southwest Petroleum Institute, Chengdu, P.R.China

Department of Petroleum Engineering

第一章第一节 油井流入动态

油井基本流动规律

一、单相原油流入动态

二、油气两相渗流的流入动态三、含水及多层油藏油井流入动态 四、完井方式对油井流入动态的影响 五、预测未来油井流入动态 第二节 气液两相管流基本概念及基本方程 第三节 气液两相管流计算方法 第四节 嘴流动态Pwf Pe

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第二节 井筒气液两相管流基本概念及计算模型

气液两相流与单相流的比较 气液混合物的流态特征

滑脱现象及流动的特性参数 气液两相管流压力梯度方程的推导

气液两相管流的计算方法

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第二节 井筒气液两相管流基本概念及计算模型原油从油层流至地面计量站，经历的过程为 Pr 油层 Pwf 井底 Pwh 井口多相管流20-80%

PB (油嘴)嘴流5-30%

PSE 计量站地面管流5-10%

地层渗流能量消耗 10-50%

井底压力Pwf:原油流入井底的剩余能量，是举升原油的动力 井口油压Pwh:多相管流的剩余能量，地面管流的动力。(Pt)

Pb

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第二节 井筒气液两相管流基本概念及计算模型两相管流研究的必要性Pwf

要求井口 Pwh,油井产量qo多大合适？根据流入动态Pwf2

qo1 对应 Pwf1 试采后Pwh1 ,如果Pwh1<Pwh, 则调整降低产量为qo2 qo2 对应 Pwf2 试采后Pwh2 ,如果Pwh1>Pwh, Pwf1则调整增加产量。 通过这样的调整最终能得到一个合理的 定产，但如果每一种工作制度都这样调整 显得十分盲目 如果对两相管流规律认识清楚，可通过 计算机直接进行优化。

qo2

qo1

qo

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一、气液两相流与单相流的比较1、发生条件：Pwh Pb Pwh Pb时，井中流体为单相油流，成为单相流动 Pwf <Pb时，井中流体为油气(水)多相流动 Pwf >Pb,Pwh<Pb时，则从井中某一高度处出现多相流，此处以下为单相流 2、流态(假设流体为牛顿流体)Flow Regime (Flow Patten) 单相流流态：层流(Laminar)、紊流(Turbulent ) 判别方法：与水力学相同 (根据雷诺数 Reynolds Number) 3、压力分布计算 根据水力学原理 Pwf=Pwh+Ph+Pfr

Ph为井内液柱压力 Pfr为摩擦阻力 fr为摩阻系数 u为液体速度 为液体密度 D为油管内径 为井斜角

P fr u2 g sin Z 2D

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二、气液混合物的流态特征原油从井底向井口的流动，是一个压力降落过程，随压力降低，从原油 中分离出来的气体越来越多，qG逐渐增大，随着气量和流速的增加，流 动形态也随之发生一系列变化。 概念 流态-是指油气混合物流动过程中油、气的分布形态。不同流动形态的 混合物有各自不同的流动规律，与油气体积比、流速及油气界面性质有 关。在气-液、气-固、液-固、液-液两相流中，气-液两相由于存在可 变形界面，气相的高可压缩性，其流态最为复杂。可采用透明管观察、 高速摄影、X光摄影等手段判别流态。 流动管路倾斜度不同，流态也会不同。PB

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二、气液混合物的流态特征(一)垂直管气液两相流流态特征1、纯液流 从井底到井筒压力等于Pb的点之间。 无气相,管内流动的是均质液体，叫纯液流，流 体密度最大，压力梯度最大，压力分布曲线为 直线。 特征：P>PB,无气体分离出来PB

纯液流

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(一)垂直管气液两相流流态特征

2、泡流(bubble flow)管内从压力等于Pb 起，有天然气析出，呈现气泡状,分散在 液相中。随着油流上升，压力下降, 气泡渐渐膨胀。这时气 体的体积流量仍较小，总流量不大，流速较低，摩阻小，密 度比纯液流低。 特点：液相是连续相，气相是分散相。但滑脱损失较大。

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(一)垂直管气液两相流流态特征

3、段塞流(slug flow) 随混气液上升，压力下降，小气泡膨胀成大气泡。当气泡断面 几乎与油管直径相当时，井筒内形成一段气，一段液的流动结 构。气段外有液膜，液相仍是连续相，气相是分散相。气体体 积流量较泡流大，摩阻较泡流大，密度较小，滑脱较小。 特点：液相仍是连续相，气相是分散相。破漏活塞式举油，举 油效果最好。

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(一)垂直管气液两相流流态特征

4、过渡流(transition flow)

液相从连续相过渡到分散相，气相从分散相过渡到连续相，气 体连续向上流动并举升液体，有部分液体下落、聚集，而后又 被气体举升。这种混杂的、振荡式的液体运动是过渡流的特征， 故也称之为搅动流。特点：液相从连续相向分散相过渡，气相近似为连续相

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(一)垂直管气液两相流流态特征

5

、雾状流(annular-mist flow)

气体体积流量越来越大,管壁的油膜越来越少,液相主要以雾状 分散到气相中。气为连续相，液为分散相。这时密度很小,但流 速很大,压降主要消耗在摩阻上。压降梯度变得更大,压能损失 更为严重。特点：液相是分散相，气相为连续相，油气相对速度很小。

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H

Ⅴ—雾状流 (环流或雾流)

Ⅳ—过渡流

Ⅲ—段塞流 PB

Ⅱ—泡流

P

Ⅰ—纯液流

PB

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(二)水平管气液两相流流型态特征 典型流型：分层流、间歇流和分散流分层流 间歇流 分散流

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(二)水平管气液两相流流型态特征1、分层流 层状平滑流：沿管子底部流动的液体 和顶部流动的气体之间具有平滑的界 面。流量较低。 层状波状流：气、液界面变成波状的，

气体

流量较高。

环流：在管壁上形成液环，管子中心

为夹带液滴的气流。气液流量较高。

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(二)水平管气液两相流流型态特征 2、间歇流 塞流 …… 此处隐藏：2193字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……