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1、人工舉升理論第4講多相管流吳曉東多相管流是指在管路中有各種游離的氣體和液體同時(shí)流動(dòng)。研究多相管流目的是預(yù)測(cè)多相流的壓力分布剖面，對(duì)石油石油工業(yè)有重要意義。研究多相管流的目的設(shè)計(jì)自噴井管柱預(yù)測(cè)自噴井產(chǎn)量選擇完井管柱氣井排水、產(chǎn)氣管柱選擇設(shè)計(jì)人工舉升設(shè)施多項(xiàng)管流壓力剖面圖不同下泵深度井筒壓力分布圖垂直管中氣液兩相的流動(dòng)型態(tài)泡狀流彈狀流段塞流環(huán)狀流霧狀流泡狀流井筒內(nèi)流體的壓力稍低于飽和壓力，少量的氣體從油中分離出來(lái)，以小氣泡的形式分散于油中。雖然小氣泡具有一定的膨脹能量，但是由于氣泡在井筒橫斷面上所占的比例很小，且氣體與
2、液體的密度相差很大，所以氣泡容易從液體中滑脫而自行上升。此時(shí)，小氣泡的膨脹能量沒(méi)有起到什么舉液的作用，這種能量損失稱為滑脫損失。彈狀流在流動(dòng)過(guò)程中，隨著壓力的降低，小氣泡逐漸膨脹，并且互相合并成大氣泡，最后，大氣泡成為頂部凸起的炮彈形氣泡。段塞流井筒內(nèi)流體的壓力進(jìn)一步低于飽和壓力，氣體繼續(xù)分離出來(lái)，并且進(jìn)一步膨脹，且炮彈形大氣泡形成氣體柱塞，使井筒內(nèi)出現(xiàn)一段液體、一段氣體的柱塞狀游動(dòng)。這時(shí)氣柱好象活塞一樣推動(dòng)液體上升，對(duì)液體具有很大的舉升作用，氣體的膨脹能量得到充分的利用。環(huán)狀流隨著氣體的繼續(xù)分離和膨脹，氣體的柱塞
3、不斷加長(zhǎng)而突破液體柱塞，形成中間為連續(xù)氣流管壁附近為環(huán)形液流的流動(dòng)型態(tài)。此時(shí)，氣體攜帶液體的能力仍然很強(qiáng)。霧狀流當(dāng)氣體的量繼續(xù)增加時(shí)，中間的氣柱幾乎完全占據(jù)了井筒的橫斷面，液體呈滴狀分散在氣柱之中，由于液體被高速的氣流所攜帶，所以幾乎沒(méi)有什么滑脫損失。此時(shí)，氣體的速度增加很快，開(kāi)始出現(xiàn)明顯的加速度損失。兩相流動(dòng)流型圖—垂直管流Howitt和Roberts流型圖兩相流動(dòng)流型圖—水平管流Bell的修正Baker流型圖Mandhane流型圖兩相流能量平衡方程能量方程通式為：假定W=0，取單位質(zhì)量流體，用壓力梯度表示：水平
4、管流，θ=0垂直管流，θ=90°井筒多相流Beggs-Brill方法實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍：氣體流量，m3/s0～0.0980液體流量，m3/s0～0.0019系統(tǒng)的平均壓力(絕對(duì))，kPa241～65.5管子的直徑，mm25.4～38.1持液率，m3/m30～0.870壓力梯度，kPa/m0~18傾斜角度，度-90~+90流動(dòng)型態(tài)全部這是目前氣液兩相管流方面較全面的研究成果。水平管流型機(jī)械能守恒方程：位差壓力梯度摩擦壓力梯度加速度壓力梯度總壓力梯度：Beggs-Brill方法流型分布圖—水平流動(dòng)Ⅰ—分異流；Ⅱ—間歇流；Ⅲ—
5、分散流；Ⅳ—過(guò)渡流Beggs-Brill方法持液率確定θ持液率與角度的關(guān)系傾斜校正系數(shù)與角度的關(guān)系Beggs-Brill方法阻力系數(shù)確定其中，無(wú)滑脫氣液兩相流阻力系數(shù)S與El和Hl(θ)有關(guān)，由下式計(jì)算井筒多相流Orkiszewski方法Orkiszewski方法，是把眾多已發(fā)表的，凡能足以在相當(dāng)寬的油井情況的范圍內(nèi)，以相當(dāng)?shù)木_性預(yù)測(cè)壓力降得方法加以分析后得到的。泡流段塞流過(guò)渡流霧流液體氣體根據(jù)氣體定律，動(dòng)能變化為：基本方程式：按照下列范圍具體確定流動(dòng)方式：其中：（1）泡流氣相在管段中所占的空間：流體平均密度：摩
6、阻梯度：其中摩擦阻力系數(shù)可查下圖：摩擦阻力系數(shù)曲線（2）段塞流流體平均密度：摩阻梯度：其中C1與Nb關(guān)系曲線C1與NRe關(guān)系曲線（3）過(guò)度流平均密度可由頓斯及羅斯方法算出：摩阻梯度也可以用同樣的方法加權(quán)平均后求得：（4）霧流平均密度：霧流氣液滑脫速度接近于零，基本沒(méi)有滑脫：摩阻損耗梯度可用頓斯和羅斯的方法表示：霧流摩擦系數(shù)為氣體雷諾數(shù)的函數(shù)，可由摩擦阻力系數(shù)曲線查得，氣體雷諾數(shù)為：下堂課再見(jiàn)謝謝!
