采油工程1-課件

1、Inflow Performance Relationship & Wellbore Multiphase Flow Well Inflow PerformanceBasic Conception of Wellbore Two Phase FlowOrkiszewski CorrelationBeggs-Brill Correlation 主要內(nèi)容主要內(nèi)容自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)自噴井生產(chǎn)系統(tǒng)分離器地面油嘴井口安全閥（海上油井）安全閥（海上油井）節(jié)流器（海上油井）節(jié)流器（海上油井）井底流壓Pwf井底油層面上的壓力Pwfs 平均地層壓力Pr集氣管網(wǎng)油罐 井筒設(shè)備：井筒設(shè)備：油管、封隔器、配產(chǎn)器；

2、地面設(shè)備：地面設(shè)備：井口裝置（又稱(chēng)采油樹(shù)），內(nèi)含有油嘴。油井生產(chǎn)過(guò)程油井生產(chǎn)過(guò)程 第一節(jié)第一節(jié) 油井流入動(dòng)態(tài)（油井流入動(dòng)態(tài)（IPRIPR曲線）曲線） wfPoQ線性流徑向流2lnooeoowk h PqrBrPoook AqL復(fù)合型：復(fù)合型：P Pwfwf P Pb b P Pb b, ,單相滲流，單相滲流， 牛頓流體（剛性水驅(qū)）牛頓流體（剛性水驅(qū)）曲線型：曲線型：a.a.非牛頓流體單相驅(qū)，非牛頓流體單相驅(qū)， b.b.P Pwfwf 1.5時(shí)，應(yīng)用Standing方法計(jì)算結(jié)果不合理，可應(yīng)用Harrison方法：max()max(1)/oFEoFEqq=Pwf=0Pwf=0max()oFEqma

3、x(1)oFEq=三種圖版對(duì)應(yīng)的油井流動(dòng)效率范圍不同三種圖版對(duì)應(yīng)的油井流動(dòng)效率范圍不同HarrisonHarrison方法和方法和StandingStanding方法圖版中的最大產(chǎn)液量是方法圖版中的最大產(chǎn)液量是FE=1FE=1時(shí)的最大產(chǎn)液量，不是油井實(shí)際的最大產(chǎn)液量。時(shí)的最大產(chǎn)液量，不是油井實(shí)際的最大產(chǎn)液量。HarrisonHarrison方法的圖版可以獲得高流動(dòng)效率井和低流壓井的方法的圖版可以獲得高流動(dòng)效率井和低流壓井的最大產(chǎn)液量，而最大產(chǎn)液量，而StandingStanding方法不能。方法不能。 ) 1(maxFEqqoo圖 2 - 7 H a r r i s o n無(wú) 因 次 I P

4、R曲 線 ( F E 1 )2PCPBAqnrwfrwfooPPvPPvqq2max11 srhLhLrBhkJwehooohh2/ln/4ln/543. 0srhLhrLrLBhkJwehehooohh2/ln/2/2/11ln/543. 02shrhLhLLaaBhkJwooohh2/2/ln/2/2/ln/543. 022222 srhLhXBhkJwooohh12/ln/cosh/543. 0組合型組合型IPRIPR曲線曲線)(wfroPPJqwfbPP時(shí)1.()rbbJ PqP2.時(shí)時(shí)bwfPP油藏中同時(shí)存在單相流、油氣兩相流。油藏中同時(shí)存在單相流、油氣兩相流。21 0.20.8()

5、 wfbwfobbcPPqPPqq)(8 . 0)(2 . 01 8 . 12bwfbwfbbroPPPPPPPqJ3.3.當(dāng)當(dāng) 后，油藏中出現(xiàn)后，油藏中出現(xiàn)兩相兩相流動(dòng)。流動(dòng)。bwfPP1.81.8(1)bbrbcqJPqPP)(wfroPPJq)( 8 . 02 . 01 2bwfbwfcboPPPPqqqwfbPP時(shí)wfodPdqJ8 . 1bcJPq 26 . 12 . 0bwfcbcwfoPPqPqdPdqbcbcPqPqJ16 . 12 . 0)/(brbPPqJ) 1( 8 . 1brbcPPqq當(dāng)測(cè)試壓力 ，求 時(shí)的產(chǎn)量并繪制IPR曲線bwftestPPbwfPP求求J J：由

6、：由)(wftestrotestPPJqwftestrotestPPqJ求求q qc c：8 . 1bcJPq 求不同求不同q qwfwf下的產(chǎn)量下的產(chǎn)量q qo o：繪制繪制IPRIPR曲線曲線wfbPP時(shí))( 8 . 02 . 01 2bwfbwfcboPPPPqqqbwfPP時(shí))(wfroPPJq當(dāng)測(cè)試壓力 ，求不同 下的產(chǎn)量并繪制IPR曲線bwftestPPwfP求求J J：由：由)(brbPPJq求求q qc c8 . 1bcJPq 求產(chǎn)量求產(chǎn)量q qo o：)(8 . 02 . 01 2bwftestbwftestcbotestPPPPqqq繪制繪制IPRIPR曲線曲線)(8 .

7、0)(2 . 01 8 . 12bwftestbwftestbbrotestPPPPPPPqJ單相流采油指數(shù)：wfbPP時(shí))( 8 . 02 . 01 2bwfbwfcboPPPPqqqbwfPP時(shí))(wfroPPJq已知D井平均地層壓力為16MPa，Pb為13MPa,Pwf為8MPa時(shí)的產(chǎn)量為71.45m3/d，試計(jì)算Pwf為14MPa和7MPa時(shí)的產(chǎn)量并繪制該井的 IPR曲線。bqJ和22310.2()0.8() 1.871.451388161310.2()0.8() 1.8131310/( .)owfwfbrbbbqPPPJPPPPmd MPa=例例 題題3()10161330/rbbJ

8、 PPmqdmaxocqq 和310 1372.22/1.81.8bcJmdqPx3ma3072.22102.22/bcoqqmqd114wfPMPa31()1016 1420/orbqJ PPmd27wfPMPa22231 0.20.8() 773072.221 0.20.877.69/1313wfwfobbcbqPPqPPmqdPwf,MPa161414870Qo,m3/d0203071.4577.69102.22 (1)twoilwwaterqfqf q()()(1)wfwwf oilwwf waterPfPf P多層油藏油井流入動(dòng)態(tài)多層油藏油井流入動(dòng)態(tài)隨著流壓的降隨著流壓的降低，供液的

9、小低，供液的小層增加、產(chǎn)量層增加、產(chǎn)量增加、采液指增加、采液指數(shù)增加。數(shù)增加。2.2.層間有干擾層間有干擾油層壓力小于水層壓力油層壓力小于水層壓力a.全井IPR曲線b.油層單獨(dú)測(cè)試的IPR曲線c.水層單獨(dú)測(cè)試的IPR曲線A油層靜壓PoB全井靜壓PeC水層靜壓Pw當(dāng)井底流壓大于全井靜壓(PwfPe)時(shí)，井口不出液，而此時(shí)水層出水，出水量為CB曲線。水去哪了？水去哪了？當(dāng)PePwfPo時(shí)，井口出水，但水層出水量高于井口產(chǎn)水量。水又去哪了？水又去哪了？當(dāng)井底流壓小于油層靜壓(PwfPo)時(shí)，井口同時(shí)產(chǎn)出水和油，此時(shí)全井的IPR曲線為油、水層IPR曲線的迭加。C在PwfPo之前，井口全部產(chǎn)水，油井含水

10、率為100。 當(dāng)PwfPo時(shí)，井口開(kāi)始產(chǎn)油，含水率開(kāi)始下降。 結(jié)論結(jié)論: :123owfPP時(shí)，發(fā)生高壓層向低壓層的倒灌層間干擾；owfPP時(shí)，無(wú)層間干擾井口含水率隨流壓的降低而降低，即降低流壓既可以提高油井產(chǎn)量，又可以降低含水率（但產(chǎn)水量也增加）。油層壓力大于水層壓力油層壓力大于水層壓力123油井含水率隨流壓的降低而上升; swsoPP wwfPP時(shí)，只產(chǎn)油；wwfPP時(shí)，同時(shí)產(chǎn)出水和油;本本 節(jié)節(jié) 小小 結(jié)結(jié)基本概念：油井流入動(dòng)態(tài)；采液指數(shù)；表皮系數(shù)；流動(dòng)效率基本概念：油井流入動(dòng)態(tài)；采液指數(shù)；表皮系數(shù)；流動(dòng)效率基本方法：基本方法：IPR曲線求取曲線求取基本方法的擴(kuò)展與修正：基本方法的擴(kuò)展與

11、修正：液相液相氣液兩相氣液兩相液相液相+氣液氣液油氣水三相油氣水三相采液指數(shù)采液指數(shù)Vogel組合式組合式PetrobrasuStanding Harrisonu水平井、定向井水平井、定向井表皮效應(yīng)表皮效應(yīng):由于鉆井、完井、由于鉆井、完井、作業(yè)或采取增產(chǎn)措施，使作業(yè)或采取增產(chǎn)措施，使井底附近地層的滲透率變井底附近地層的滲透率變差或變好，從而引起附加差或變好，從而引起附加流動(dòng)壓力的效應(yīng)。流動(dòng)壓力的效應(yīng)。流入動(dòng)態(tài)研究方法流入動(dòng)態(tài)研究方法VogelVogel方法方法費(fèi)特柯維費(fèi)特柯維奇方法奇方法StandingStanding方法方法HarrisonHarrison方法方法直井直井斜井斜井水平井水平井

12、油氣兩相油氣兩相油氣水三相油氣水三相ChengCheng方法方法完善井完善井不完善井不完善井PetrobrasPetrobras方法方法BendakhliaBendakhlia方法方法BorisovBorisov方法方法EconomidesEconomides方法方法JoshiJoshi方法方法GigerGiger方法方法MutalikMutalik等方法等方法Basic Conception of Wellbore Two Phase Flowa.a.出現(xiàn)條件出現(xiàn)條件btpp wfbtpppbwfpptfHwfppppwfp多相流多相流油（或油（或+水）水）+氣氣單相流單相流油（或油（或+水

13、）水）1.1.油氣混合物在垂直管中的流動(dòng)特征油氣混合物在垂直管中的流動(dòng)特征 d.d.能量消耗能量消耗單相：重力單相：重力+ +摩阻摩阻多相：重力多相：重力+ +摩阻摩阻+ +動(dòng)能損失動(dòng)能損失單相：?jiǎn)蜗啵憾嘞啵鹤韵露隙嘞啵鹤韵露螩vq,mvq,c.c.運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)流壓：流壓：從油層流到井底后具有的壓力。從油層流到井底后具有的壓力。油壓：油壓：流壓作用下，克服靜液柱壓力和流動(dòng)流壓作用下，克服靜液柱壓力和流動(dòng) 阻力阻力后的壓力。后的壓力。多相垂直管流+混合物的密度、粘度、流速等會(huì)隨溫度、壓力變化而變化流動(dòng)形態(tài)會(huì)發(fā)生變化能量損失主要包括：重力損失摩擦損失滑脫損失油氣混合物在垂直管中的流動(dòng)特征油

14、氣混合物在垂直管中的流動(dòng)特征根據(jù)兩相介質(zhì)分布的外形分為根據(jù)兩相介質(zhì)分布的外形分為5類(lèi)：類(lèi)：原油從井底流到井口，主要克服原油從井底流到井口，主要克服重力損失重力損失和和摩擦損失摩擦損失，壓力越來(lái)越小，當(dāng)井筒壓力低于飽和壓力時(shí)，溶解氣從壓力越來(lái)越小，當(dāng)井筒壓力低于飽和壓力時(shí)，溶解氣從油中分離出來(lái)，氣體體積不斷膨脹，導(dǎo)致油氣分布狀態(tài)油中分離出來(lái)，氣體體積不斷膨脹，導(dǎo)致油氣分布狀態(tài)發(fā)生變化。發(fā)生變化。泡流泡流特點(diǎn)：特點(diǎn)：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；重力氣體是分散相，液體是連續(xù)相；重力損失為主，滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。損失為主，滑脫現(xiàn)象比較嚴(yán)重。各流態(tài)的主要特征各流態(tài)的主要特征泡流泡流混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力

15、逐漸降低，氣混合物繼續(xù)向上流動(dòng)，壓力逐漸降低，氣體不斷膨脹，小氣泡合并成體不斷膨脹，小氣泡合并成大氣泡大氣泡，井筒，井筒內(nèi)將形成一段液一段氣的結(jié)構(gòu)。內(nèi)將形成一段液一段氣的結(jié)構(gòu)。氣體呈分散相，液體呈連續(xù)相；氣體呈分散相，液體呈連續(xù)相；一段氣一段液交替出現(xiàn)；一段氣一段液交替出現(xiàn)；氣體膨脹能得到較好的利用；氣體膨脹能得到較好的利用；滑脫損失變??；滑脫損失變??；摩擦損失變大。摩擦損失變大。段塞流段塞流壓力繼續(xù)下降，氣泡從中間突破，油管中壓力繼續(xù)下降，氣泡從中間突破，油管中心是連續(xù)的氣流，管壁為油環(huán)。心是連續(xù)的氣流，管壁為油環(huán)。環(huán)流環(huán)流壓力進(jìn)一步下降，氣體體積流量足夠大，占據(jù)壓力進(jìn)一步下降，氣體體積流量

16、足夠大，占據(jù)整個(gè)油管，液體以整個(gè)油管，液體以液滴形式液滴形式分散在氣流中分散在氣流中。氣體是連續(xù)相，液體是分散相；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、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。氣相是整個(gè)流動(dòng)的控制因素。霧流霧流( (三三) )滑脫現(xiàn)象及特性參數(shù)滑脫現(xiàn)象及特性參數(shù)1.1.滑脫現(xiàn)象滑脫現(xiàn)象井筒氣液兩相流動(dòng)中，混合物的重力損失一般大于其井筒氣液兩相流動(dòng)中，混合物的重力損失一般大于其它能量損失；它能量損失；重力損失的大小直接取決于井深和混合物密度；重力損失的大小直接取決于井深和混合物

17、密度；混合物的密度與滑脫現(xiàn)象有關(guān)?；旌衔锏拿芏扰c滑脫現(xiàn)象有關(guān)。氣液兩相過(guò)流斷面示意圖因滑脫而產(chǎn)生的附加壓力損失因滑脫而產(chǎn)生的附加壓力損失稱(chēng)為稱(chēng)為滑脫損失滑脫損失。通常用通常用有有、無(wú)無(wú)滑脫時(shí)混合物滑脫時(shí)混合物的密度之差的密度之差 來(lái)表示單位管長(zhǎng)來(lái)表示單位管長(zhǎng)上的滑脫損失：上的滑脫損失：mmmAAVVHLLLAAVVHGGG1LGHH2.求取混合物密度求取混合物密度LGLmLLqqqqqGLLLGLGGLLmqqqq1無(wú)滑脫時(shí)的混合物密度無(wú)滑脫時(shí)的混合物密度LALALALLGGm滑脫時(shí)的滑脫時(shí)的AAVVHLLLAAVVHGGG1LGHHLLLGmHH1滑脫損失滑脫損失GLLLLLmmmHH總結(jié)總

18、結(jié)多相垂直管流特性多相垂直管流特性流態(tài)變化流態(tài)變化壓力損失壓力損失純油流純油流泡流泡流段塞流段塞流環(huán)流環(huán)流霧流霧流重力損失：重力損失：摩擦損失：摩擦損失：滑脫損失：滑脫損失：Hm、mm、m計(jì)算難度增大關(guān)鍵是計(jì)算mmm、 傾斜管流能量平衡關(guān)系示意圖傾斜管流能量平衡關(guān)系示意圖11 1211,2UPVmvmgh222222,2UPVmvmgh11sinhZ22sinhZ-q1122二、井筒氣液兩相流能量平衡方程二、井筒氣液兩相流能量平衡方程及壓力分布計(jì)算步驟及壓力分布計(jì)算步驟1.1.能量平衡方程推導(dǎo)能量平衡方程推導(dǎo)質(zhì)量為質(zhì)量為m的流體，在一定狀的流體，在一定狀態(tài)下具有的能量包括：內(nèi)能、態(tài)下具有的能量

19、包括：內(nèi)能、位能、動(dòng)能和壓縮（或膨脹）位能、動(dòng)能和壓縮（或膨脹）能。能。2222221121112sin2sinVPmvmgZUqVPmvmgZU斷面斷面1 1和和2 2流體能量平衡關(guān)系：流體能量平衡關(guān)系：dzdvvDvfgdzdp2sin2寫(xiě)成微分形式： 0)(sindqPVddZmgmvdvdUwdlPdVdqdUwrdldq PdVdUdqdqr由于（摩擦產(chǎn)生的熱量消耗的功）（摩擦產(chǎn)生的熱量消耗的功）0sinwdldZmgmvdvVdPm取單位質(zhì)量10sin1wdldZgvdvdP寫(xiě)成壓力梯度形式取取z軸方向?yàn)樽暂S方向?yàn)樽陨仙隙孪拢杭铀俣饶Σ僚e高)()()(dZdPdZdPdZdPd

20、ZdP則：則：令：令：2)()(sin)(2vdfdZdIdZdPdZdvvdZdPgdZdPw摩擦加速度舉高dzdvvDvfgdzdp2sin22sin2mmmmmmmvdfdZdvvgdhdP水平管流水平管流: :dxdvvDvfdxdp22垂直管流垂直管流: :dhdvvDvfgdhdp22多相混合物流動(dòng)多相混合物流動(dòng): :以計(jì)算段下端壓力為起點(diǎn)，重復(fù)步。以計(jì)算段下端壓力為起點(diǎn)，重復(fù)步。2.2.垂直多相管流壓力分布計(jì)算步驟垂直多相管流壓力分布計(jì)算步驟重復(fù)的計(jì)算，直至重復(fù)的計(jì)算，直至 。hh已知任一點(diǎn)已知任一點(diǎn)( (井口或井底井口或井底) )的壓力作為的壓力作為起點(diǎn)，任選一個(gè)合適的壓力間隔

21、起點(diǎn)，任選一個(gè)合適的壓力間隔 p p。估計(jì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的深度增量估計(jì)一個(gè)對(duì)應(yīng)的深度增量 h h 。計(jì)算該管段的平均溫度及平均壓力，計(jì)算該管段的平均溫度及平均壓力，并確定流體性質(zhì)參數(shù)。并確定流體性質(zhì)參數(shù)。并計(jì)算該段的壓力梯度并計(jì)算該段的壓力梯度dp/dhdp/dh。計(jì)算對(duì)應(yīng)于的該段管長(zhǎng)計(jì)算對(duì)應(yīng)于的該段管長(zhǎng)( (深度差深度差) ) h h。計(jì)算該段下端對(duì)應(yīng)的深度及壓力。計(jì)算該段下端對(duì)應(yīng)的深度及壓力。P0=PwfP0=Pwf hhP1=P0+P1=P0+ P h hPtPt以計(jì)算段下端壓力為起點(diǎn)，重復(fù)步。重復(fù)的計(jì)算，直至 。pp已知任一點(diǎn)(井口或井底)的壓力作為起點(diǎn)，以固定的h 將井筒分為n段。估計(jì)一個(gè)

22、對(duì)應(yīng)的壓力增量p。計(jì)算該管段的平均溫度及平均壓力，并確定流體性質(zhì)參數(shù)。并計(jì)算該段的壓力梯度dp/dh。計(jì)算對(duì)應(yīng)于的該段的壓降p。計(jì)算該段下端對(duì)應(yīng)的深度及壓力。P0=PwfP0=Pwf ppP1=P0+P1=P0+ P p pPtPt注意的問(wèn)題：注意的問(wèn)題：a.a.計(jì)算壓力分布過(guò)程中，溫度和壓力是相關(guān)的；計(jì)算壓力分布過(guò)程中，溫度和壓力是相關(guān)的；b.b.流體物性參數(shù)計(jì)算至關(guān)重要；流體物性參數(shù)計(jì)算至關(guān)重要；c.c.不同的多相流計(jì)算方法差別較大，因此在實(shí)際應(yīng)用中不同的多相流計(jì)算方法差別較大，因此在實(shí)際應(yīng)用中有必要根據(jù)油井的實(shí)際情況篩選精度相對(duì)高的方法。有必要根據(jù)油井的實(shí)際情況篩選精度相對(duì)高的方法。第三

23、節(jié)第三節(jié) OrkiszewskiOrkiszewski方法方法 綜合了綜合了Griffith & Wallis Griffith & Wallis 和和 Duns & Ros Duns & Ros 等等方法方法； 處理過(guò)渡性流型時(shí)，采用處理過(guò)渡性流型時(shí)，采用RosRos方法方法( (內(nèi)插法內(nèi)插法) )； 針對(duì)每種流動(dòng)型態(tài)提出存容比及摩擦損失的計(jì)算方法；針對(duì)每種流動(dòng)型態(tài)提出存容比及摩擦損失的計(jì)算方法； 提出了四種流型，即泡流、段塞流、過(guò)渡流及環(huán)霧流。提出了四種流型，即泡流、段塞流、過(guò)渡流及環(huán)霧流。 把把GriffithGriffith段塞流相關(guān)式改進(jìn)后推廣到了高流

24、速區(qū)；段塞流相關(guān)式改進(jìn)后推廣到了高流速區(qū)； 1967年年奧其斯?jié)伤够鶌W其斯?jié)伤够岢鎏岢隽肆诉m用于適用于多相多相垂直管流計(jì)算垂直管流計(jì)算方法，其主要特點(diǎn)包括：方法，其主要特點(diǎn)包括：fmmmmdPdhgddvhv 只有在霧流條件，氣體體積流量遠(yuǎn)大于液體體積流量，只有在霧流條件，氣體體積流量遠(yuǎn)大于液體體積流量，近似等于總的體積流量，其它條件動(dòng)能變化近似為近似等于總的體積流量，其它條件動(dòng)能變化近似為0 0。一、一、壓力降公式及流動(dòng)型態(tài)劃分界限壓力降公式及流動(dòng)型態(tài)劃分界限Pressure Gradient Correlation and Flow pattern Transitions壓力降是壓力降是

25、摩擦能量損失摩擦能量損失、勢(shì)能變化勢(shì)能變化和和動(dòng)能變化動(dòng)能變化之和：之和：根據(jù)氣體定律：根據(jù)氣體定律：ZnRTPV gqPZnRTVpgmAqdPPAqdqAdpggpm1dPPqdqgg又由于mptmAW且所以2tmmgpmWqdpAvPv d 把梯度變?yōu)橛?jì)算管段，則：khdhkPdPmmPP 計(jì)算管段的壓降公式為關(guān)鍵是求：關(guān)鍵是求：混合物密度混合物密度m和摩擦損失梯度和摩擦損失梯度f(wàn)OrkiszewskiOrkiszewski方法流型劃分界限方法流型劃分界限不同流動(dòng)型態(tài)下不同流動(dòng)型態(tài)下 和和 的計(jì)算方法不同。的計(jì)算方法不同。mf4/1)(gAqvlPggDvLtB/7277. 0701.

26、12gLgSqqvL365075. 0)(8475gLgMqqvL、Lqgqtq、為平均溫度、壓力下的液體、氣體及總的體積流量為平均溫度、壓力下的液體、氣體及總的體積流量 二、平均密度及摩擦損失梯度的計(jì)算二、平均密度及摩擦損失梯度的計(jì)算氣相存容比氣相存容比( (含氣率含氣率) )H Hg g ：管段中氣相體積與管段容積之比值。管段中氣相體積與管段容積之比值。液相存容比液相存容比( (持液率持液率) )H HL L ：管段中液相體積與管段容積之比值。管段中液相體積與管段容積之比值。1.1.泡流泡流1gLHHggLgggLLmHHHH)1 (平均密度平均密度: :gH可由可由滑脫速度滑脫速度來(lái)確定

27、來(lái)確定GHLH(1)gtgpgpgsqqqvvA HAHv滑脫速度滑脫速度：氣相流速與液相流速之差氣相流速與液相流速之差。2411(1)2gttgsppspsvvqqqHAAAv則：則：D/ReNf圖1-21vDNRe雷諾數(shù)雷諾數(shù)摩擦阻力系數(shù)曲線摩擦阻力系數(shù)曲線 D泡流摩擦損失梯度按液相進(jìn)行計(jì)算：泡流摩擦損失梯度按液相進(jìn)行計(jì)算：22LHLtvDf)1 (gpLLHHAqv一般油管的絕對(duì)粗糙度為一般油管的絕對(duì)粗糙度為 m51057. 42.2.段塞流段塞流lpstpsltmAvqAvW平均密度平均密度: :段塞流的摩擦梯度：段塞流的摩擦梯度：)(22pstpsltlfAvqAvqDvf段塞流計(jì)算

28、中，關(guān)鍵是滑脫速度段塞流計(jì)算中，關(guān)鍵是滑脫速度v vs s的計(jì)算。的計(jì)算。目前，目前，v vs s的計(jì)算方法有兩種：查圖迭代法和經(jīng)驗(yàn)公式法。的計(jì)算方法有兩種：查圖迭代法和經(jīng)驗(yàn)公式法。流體分布系數(shù)流體分布系數(shù)slblDNv泡流雷諾數(shù)：泡流雷諾數(shù)：C C1 1N Nb b曲線曲線RetllDNv雷諾數(shù)：雷諾數(shù)：滑脫速度的計(jì)算滑脫速度的計(jì)算迭代法迭代法gDCCvs21滑脫速度：滑脫速度： C C2 2N NReRe曲線曲線 （假設(shè)Vs）滑脫速度的計(jì)算滑脫速度的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式法經(jīng)驗(yàn)公式法3000bNgDNvs)1074. 8546. 0(Re68000bNgDNvres)1074. 835. 0(680

29、003000bNDLvvvLsisis321017.1121gDNvgesi)1074. 8251. 0(6MiSMsgSLSMgMmLLLvLLvL過(guò)渡流的混合物平均密度及摩擦梯度是先按過(guò)渡流的混合物平均密度及摩擦梯度是先按段塞流段塞流和和霧流霧流分別分別進(jìn)行計(jì)算，然后用進(jìn)行計(jì)算，然后用內(nèi)插方法內(nèi)插方法來(lái)確定相應(yīng)的數(shù)值。來(lái)確定相應(yīng)的數(shù)值。MiSMggSLSMgMtLLLvLLvL(3)(3)過(guò)渡流過(guò)渡流ggLgggLLmHHHH)1 (霧流混合物霧流混合物平均密度計(jì)算公式與泡流相同：計(jì)算公式與泡流相同：由于霧流的氣液無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，即滑脫速度接近于零，由于霧流的氣液無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，即滑脫速度

30、接近于零，基本上沒(méi)有滑脫?；旧蠜](méi)有滑脫。霧流摩擦系數(shù)可根據(jù)氣體雷諾數(shù)和液膜相對(duì)粗糙度查圖得。霧流摩擦系數(shù)可根據(jù)氣體雷諾數(shù)和液膜相對(duì)粗糙度查圖得。Dvfsggf22摩擦梯度摩擦梯度: :(4)(4)霧流霧流gLggqqqH所以：所以： 以以井井口口油油壓壓或或井井底底流流壓壓為為起起點(diǎn)點(diǎn)， 選選擇擇合合適適的的壓壓力力間間隔隔P，假假設(shè)設(shè)h 計(jì)計(jì)算算平平均均 P P 和和 T T，并并求求得得在在此此 P P 和和 T T 下下的的流流體體性性質(zhì)質(zhì)參參數(shù)數(shù)和和流流動(dòng)動(dòng)參參數(shù)數(shù)，以以及及相相應(yīng)應(yīng)的的流流動(dòng)動(dòng)型型態(tài)態(tài)界界限限 L LB B、L Lg g和和 L LM M 確確定定流流動(dòng)動(dòng)型型態(tài)態(tài)

31、霧霧流流 計(jì)計(jì)算算氣氣相相存存容容比比、 平平均均密密度度及及摩摩擦擦梯梯度度 過(guò)過(guò)渡渡流流 分分別別按按段段塞塞流流和和霧霧流流計(jì)計(jì)算算平平均均密密度度及及摩摩擦擦梯梯度度，并并進(jìn)進(jìn)行行內(nèi)內(nèi)插插 段段塞塞流流 計(jì)計(jì)算算滑滑脫脫速速度度、液液體體分分布布系系數(shù)數(shù)、平平均均密密度度和和摩摩擦擦梯梯度度 泡泡流流 計(jì)計(jì)算算氣氣相相存存容容比比、 平平均均密密度度和和摩摩擦擦梯梯度度 計(jì)計(jì)算算并并比比較較h， 重重復(fù)復(fù)上上述述計(jì)計(jì)算算使使h的的計(jì)計(jì)算算值值與與假假設(shè)設(shè)值值相相等等或或在在允允許許的的誤誤差差范范圍圍內(nèi)內(nèi) 重重復(fù)復(fù)上上述述步步驟驟，直直到到h的的等等于于或或大大于于油油層層深深度度為為

32、止止 OrkiszewskiOrkiszewski方方法計(jì)算流程框圖法計(jì)算流程框圖第四節(jié)第四節(jié) Beggs & Brill Beggs & Brill 方法方法 水和空氣、聚丙烯管實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)的水和空氣、聚丙烯管實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)的方法方法 建立流型分布圖，將七種流型歸為三類(lèi)，增加了過(guò)渡流建立流型分布圖，將七種流型歸為三類(lèi)，增加了過(guò)渡流 計(jì)算時(shí)先按水平管流計(jì)算，然后采用傾斜校正系數(shù)校計(jì)算時(shí)先按水平管流計(jì)算，然后采用傾斜校正系數(shù)校正成相應(yīng)的傾斜管流正成相應(yīng)的傾斜管流 傾斜度傾斜度 -90 -90 +90+90，分上坡和下坡流動(dòng)，分上坡和下坡流動(dòng) 19731973年提出，適用于年提出

33、，適用于水平、垂直和任意傾斜水平、垂直和任意傾斜管流計(jì)算管流計(jì)算Beggs & Brill Beggs & Brill 兩相水平管流型兩相水平管流型 加速度摩擦位差dZdPdZdPdZdPdZdP一、基本方程一、基本方程 單位質(zhì)量氣液混合物穩(wěn)定流動(dòng)的機(jī)械能量守恒方程為：?jiǎn)挝毁|(zhì)量氣液混合物穩(wěn)定流動(dòng)的機(jī)械能量守恒方程為：(1)(1)位差壓力梯度：消耗于混合物靜水壓頭的壓力梯度。位差壓力梯度：消耗于混合物靜水壓頭的壓力梯度。假設(shè)條件假設(shè)條件: :氣液混合物既未對(duì)外作功，也未受外界功。氣液混合物既未對(duì)外作功，也未受外界功。sin1singHHgdZdpLgLL位差2/22mmdpG A

34、dZDD摩擦(2)(2)摩擦壓力梯度：克服管壁流動(dòng)阻力消耗的壓力梯度。摩擦壓力梯度：克服管壁流動(dòng)阻力消耗的壓力梯度。mdpddZdZ加速度(3)(3)加速度壓力梯度：由于動(dòng)能變化而消耗的壓力梯度。加速度壓力梯度：由于動(dòng)能變化而消耗的壓力梯度。msgdpdpdZPdZ 加速度AQvgsg/忽略液體壓縮性、考慮到氣體質(zhì)量流速變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣體忽略液體壓縮性、考慮到氣體質(zhì)量流速變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣體密度變化，則：密度變化，則：(1) sin21(1)/mLLgLLLgLmsgGHHgdPDAdZHHP (4)(4)總壓力梯度（總壓力梯度（Beggs-BrillBeggs-Brill方法的基本方程）方法的基本

35、方程）二、二、Beggs & BrillBeggs & Brill方法的流型分布圖及流型判別式方法的流型分布圖及流型判別式Beggs-BrillBeggs-Brill流型分布圖流型分布圖 分離流分離流間歇流間歇流過(guò)過(guò)度度流流分散流分散流判別條件流 型2101. 001. 0LNELNEFrLFrL，或，分 離 流32,01. 0LNLEFrL過(guò) 渡 流43134 . 04 . 001. 0LNLELNLEFrLFrL，或，間 歇 流414 . 04 . 0LNELNEFrLFrL，或，分 散 流Beggs-BrillBeggs-Brill法流型判別條件法流型判別條件FrNN N

36、FrFr為弗魯?shù)聰?shù)為弗魯?shù)聰?shù)gllQQQlEgDNFr2入口無(wú)滑脫持液率入口無(wú)滑脫持液率)0()(LLHHCFrbLLNaEH)0(三、持液率及混合物密度確定三、持液率及混合物密度確定(1)(1)持液率持液率Beggs & BrillBeggs & Brill方法計(jì)算傾斜管流時(shí)首先按方法計(jì)算傾斜管流時(shí)首先按水平管水平管計(jì)計(jì)算算, ,然后進(jìn)行傾斜校正。然后進(jìn)行傾斜校正。流 型a b c分 離 流間 歇 流分 散 流0.98 0.4846 0.08680.845 0.5351 0.01731.065 0.5929 0.0609a a、b b、c c常數(shù)表常數(shù)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傾斜校正系數(shù)與傾斜角、無(wú)滑實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傾斜校正系數(shù)與傾斜角、無(wú)滑脫持液率、弗洛德數(shù)及液體速度數(shù)有關(guān)。脫持液率、弗洛德數(shù)及液體速度數(shù)有關(guān)。不同不同E EL L