垂直管流實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育采油工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 年級(jí)專業(yè)層次： 學(xué)習(xí)中心：交通工程分院教學(xué)服務(wù)站 提交時(shí)間：2017年9月25日實(shí)驗(yàn)名稱垂直管流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)形式在線模擬+現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐提交形式提交電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）觀察垂直井筒中出現(xiàn)的各種流型，掌握流型判別方法；（2）驗(yàn)證垂直井筒多相管流壓力分布計(jì)算模型；（3）了解自噴及氣舉采油的舉升原理。二、實(shí)驗(yàn)原理在許多情況下，當(dāng)油井的井口壓力高于原油飽和壓力時(shí)，井筒內(nèi)流動(dòng)著的是單相液體。當(dāng)自噴井的井底壓力低于飽和壓力時(shí)，則整個(gè)油管內(nèi)部都是氣-液兩相流動(dòng)。油井生產(chǎn)系統(tǒng)的總壓降大部分是用來克服混合物在油管中流動(dòng)時(shí)的重力和摩擦損失，只

2、有當(dāng)氣液兩相的流速很高時(shí)（如環(huán)霧流型），才考慮動(dòng)能損失。在垂直井筒中，井底壓力大部分消耗在克服液柱重力上。在水平井水平段，重力損失也可以忽略。所以，總壓降的通式為： 式中：重力壓降；摩擦壓降；加速壓降。在流動(dòng)過程中，混合物密度和摩擦力隨著氣-液體積比、流速及混合物流型而變化。油井中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。除某些高產(chǎn)量凝析氣井和含水氣井外，一般油井都不會(huì)出現(xiàn)環(huán)流和霧流。  本實(shí)驗(yàn)以空氣和水作為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)，用閥門控制井筒中的氣、水比例并通過儀表測(cè)取相應(yīng)的流量和壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)可以從透明的有機(jī)玻璃管中觀察相應(yīng)的流型。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料儀器與設(shè)備：自噴井

3、模擬器，空氣壓縮機(jī)，離心泵，秒表等；實(shí)驗(yàn)介質(zhì)：空氣，水。設(shè)備的流程（如圖1所示）圖 1 垂直管流實(shí)驗(yàn)設(shè)備流程圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 檢查自噴井模擬器的閥門開關(guān)狀態(tài)，保證所有閥門都關(guān)閉，檢查穩(wěn)壓罐的液位（3/4液位）；2. 打開空氣壓縮機(jī)及供氣閥門；3. 打開離心泵向系統(tǒng)供液；4. 打開液路總閥，向穩(wěn)壓罐中供液，控制穩(wěn)壓罐減壓閥，保證罐內(nèi)壓力不超過0.12MPa ；5. 待液面達(dá)到罐體3/4高度，關(guān)閉液路總閥，輕輕打開氣路總閥和氣路旁通閥，向?qū)嶒?yàn)管路供氣，保證氣路壓力不大于0.5MPa ，穩(wěn)壓罐壓力約為0.8MPa；6. 輕輕打開液路旁通閥，向系統(tǒng)供液，待液面上升至井口時(shí)，可以改變氣液閥門的相對(duì)大小

4、，觀察井筒中出現(xiàn)的各種流型；7. 慢慢打開液路測(cè)試閥門和氣路測(cè)試閥門，然后關(guān)閉氣路旁通閥和液路旁通閥，調(diào)節(jié)到所需流型，待流型穩(wěn)定后開始測(cè)量；8. 按下流量積算儀清零按鈕，同時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)，觀察井底流壓和氣體浮子流量計(jì)的示數(shù)。當(dāng)計(jì)時(shí)到10秒時(shí)，記錄井底流壓、氣體流量、液體累計(jì)流量和所用時(shí)間；9. 改變不同的氣液流量，重復(fù)步驟7到8記錄數(shù)據(jù)，一般取5組段塞流和5組泡流數(shù)據(jù)點(diǎn)。10. 打開氣、液旁通閥，再關(guān)閉測(cè)試閥，關(guān)閉離心泵和空壓機(jī)，清理實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。注意事項(xiàng)1.不要踩踏地面的各種管道；2.操作自噴井模擬器時(shí)要注意穩(wěn)壓罐中的液位，不要打空或溢出；3.觀察的浮子流量計(jì)和壓力表示數(shù)應(yīng)讀取測(cè)量時(shí)間

5、內(nèi)的平均值；4.浮子流量計(jì)的單位和流量積算儀的單位；5.注意流量積算儀清零的操作方法。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告處理過程和處理結(jié)果1.簡(jiǎn)述垂直井筒中各種流型的特征；答：油井中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。各種流型的特征如下：（1）純油流：當(dāng)井筒中的壓力高于飽和壓力時(shí)，沒有氣體從油中分離出來，油呈單相流動(dòng)。（2）泡流：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體主要影響混合物的密度，對(duì)摩擦阻力的影響不大；滑脫效應(yīng)比較嚴(yán)重。（3）段塞流：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；滑脫損失變小，摩擦損失變大。（4）環(huán)流：在環(huán)流結(jié)構(gòu)中，氣液兩相都是連續(xù)的，氣體

6、的舉油作用主要是靠摩擦攜帶，滑脫損失小，摩擦損失更大。（5）霧流：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(duì)運(yùn)動(dòng)速度很??；氣相是整個(gè)流動(dòng)的控制因素。2.用奧齊思澤斯基方法判斷各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)所屬的流型并與實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象相對(duì)比，至少列出一個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的判別過程。表1 原始數(shù)據(jù)記錄表序號(hào)流型10.0650.0170.0904500.809.81段塞流20.0640.0240.0907000.7810.31段塞流30.0490.0060.0925000.2010.34段塞流40.0580.0170.0926500.1610.28段塞流50.0420.0120.09280

7、00.2110.28段塞流60.0390.0060.0927500.2410.19段塞流70.0590.0270.0928500.1310.31段塞流80.0340.0080.0929500.2410.34段塞流計(jì)算所需參數(shù)： 以第1組數(shù)據(jù)為例說明數(shù)據(jù)處理過程：取由計(jì)算可知： 由以上計(jì)算可知滿足，即根據(jù)奧齊思澤斯基方法計(jì)算第1組數(shù)據(jù)可得該氣液流量下形成的流型為段塞流，實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象也為段塞流，即可驗(yàn)證奧齊思澤斯基方法的正確性。 所有數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果如下表所示：表2 數(shù)據(jù)處理結(jié)果表序號(hào)10.6050.0002070.0001250.00008150.292-0.997 0.13193.236.1022

8、0.720.000270.0001940.00007570.38-2.47 0.13183.019.5030.8780.00015830.0001390.00001930.224-0.146 0.1383.926.78540.9210.0001960.0001810.00001560.28-0.80 0.1377.368.8250.9160.0002430.0002220.00002040.34-1.79 0.1385.9210.8560.8980.0002320.0002080.00002360.33-1.54 0.1391.4110.1770.9490.0002490.0002360.00001260.35-1.94 0.1372.1711.5380.9190.0002870.0002640.00002320.41-2.93 0.1390.8112