第1章 井筒多相流-1-2&3-new-918.ppt

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1、第一章油井流入動態(tài)與井筒多相流動計算井筒氣液兩相流基本概念Concepts計算氣液兩相垂直管流方法Methods第二部分井筒多相流動MultiphaseFlowinWellbore井筒多相流理論：研究各種舉升方式油井生產(chǎn)規(guī)律基本理論研究特點：流動復雜性、無嚴格數(shù)學解研究途徑：基本流動方程實驗資料相關因次分析近似關系第二節(jié)井筒氣液兩相流基本概念一、井筒氣液兩相流動的特性(一)氣液兩相流動與單相液流的比較Comparisonbetweensinglephaseandtwophaseflow流動型態(tài)（流動結構、流型）：流動過程中油、氣的分布

2、狀態(tài)。(二)氣液混合物在垂直管中的流動結構變化FlowRegime①純液流Liquidflow當井筒壓力大于飽和壓力時，天然氣溶解在原油中，產(chǎn)液呈單相液流。影響流型的因素：氣液體積比、流速、氣液界面性質等。②泡流BubbleFlow井筒壓力稍低于飽和壓力時，溶解氣開始從油中分離出來，氣體都以小氣泡分散在液相中?；摤F(xiàn)象：Slippage混合流體流動過程中，由于流體間的密度差異，引起的小密度流體流速大于大密度流體流速的現(xiàn)象。如：油氣滑脫、氣液滑脫、油水滑脫等。特點：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物密度，對摩擦阻力影響不大；

3、滑脫現(xiàn)象比較嚴重。③段塞流SlugFlow當混合物繼續(xù)向上流動，壓力逐漸降低，氣體不斷膨脹，小氣泡將合并成大氣泡，直到能夠占據(jù)整個油管斷面時，井筒內將形成一段液一段氣的結構。特點：氣體呈分散相，液體呈連續(xù)相；一段氣一段液交替出現(xiàn)；氣體膨脹能得到較好的利用；滑脫損失變??；摩擦損失變大。④環(huán)流CircularFlow油管中心是連續(xù)的氣流而管壁為油環(huán)的流動結構。特點：氣液兩相都是連續(xù)相；氣體舉油作用主要是靠摩擦攜帶；滑脫損失變??；摩擦損失變大。⑤霧流MistFlow氣體的體積流量增加到足夠大時，油管中內流動的氣流芯子將變得很粗，沿管壁流動的

4、油環(huán)變得很薄，絕大部分油以小油滴分散在氣流中。特點：氣體是連續(xù)相，液體是分散相；氣體以很高的速度攜帶液滴噴出井口；氣、液之間的相對運動速度很?。粴庀嗍钦麄€流動的控制因素?？偨Y：油井生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油(液)流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。實際上，在同一口井內，一般不會出現(xiàn)完整的流型變化。圖1-17油氣沿井筒噴出時的流型變化示意圖Ⅰ—純油流；Ⅱ—泡流；Ⅲ—段塞流；Ⅳ—環(huán)流；Ⅴ—霧流實際計算：直接求存在滑脫混合物密度或包括滑脫在內的摩擦阻力系數(shù)。(三)滑脫損失概念因滑脫而產(chǎn)生的附加壓力損失稱為滑脫損失。Slippagep

5、ressuredrop單位管長上滑脫損失為：圖1-18氣液兩相流流動斷面簡圖滑脫損失的實質：液相的流動斷面增大引起混合物密度的增加。二、井筒氣液兩相流能量平衡方程及壓力分布計算步驟WellborePressureProfileCalculation兩個流動斷面間的能量平衡關系：(一)能量平衡方程推導圖2-19傾斜管流能量平衡關系示意圖具有能量：內能、位能、動能、膨脹能圖2-19傾斜管流能量平衡關系示意圖傾斜多相管流斷面1和斷面2的流體的能量平衡關系為：適合于各種管流的通用壓力梯度方程：則：令：井筒多相垂直管流壓力分布圖1-17油氣沿井

6、筒噴出時的流型變化示意圖Ⅰ—純油流；Ⅱ—泡流；Ⅲ—段塞流；Ⅳ—環(huán)流；Ⅴ—霧流壓力計算過程復雜壓力計算與流體物性參數(shù)有關流體物性參數(shù)等是壓力的函數(shù)工程上采用迭代方法編程計算按深度增量和壓力增量迭代學習關鍵是掌握計算的原理未知數(shù)：密度、流速、摩擦阻力系數(shù)⑧以計算段下端壓力為起點，重復②～⑦步，計算下一段的深度和壓力，直到各段的累加深度等于管長為止。(2)多相垂直管流壓力分布計算步驟⑥重復②～⑤的計算，直至。1)按深度增量迭代的步驟①已知任一點(井口或井底)的壓力作為起點，任選一個合適的壓力降作為計算的壓力間隔?p。②估計一個對應的深度增量

7、?h。③計算該管段的平均溫度及平均壓力，并確定流體性質參數(shù)。④判斷流型，并計算該段的壓力梯度dp/dh。⑤計算對應于的該段管長(深度差)?h。⑦計算該段下端對應的深度及壓力。2)按壓力增量迭代的步驟（略）思考題：根據(jù)上述步驟整理出計算壓力分布的程序流程框圖。說明：a.計算壓力分布過程中，溫度和壓力是相關的；b.流體物性參數(shù)計算至關重要，但目前方法精度差；c.不同的多相流計算方法差別較大，因此在實際應用中有必要根據(jù)油井的實際情況篩選精度相對高的方法。第三節(jié)Orkiszewski方法綜合了Griffith&Wallis和Duns&Ros等

8、方法處理過渡性流型時，采用Ros方法(內插法)針對每種流動型態(tài)提出存容比及摩擦損失的計算方法提出了四種流型，即泡流、段塞流、過渡流及環(huán)霧流把Griffith段塞流相關式改進后推廣到了高流速區(qū)于1967年提出，適用于垂直管