石油處理礦場(chǎng)集輸管路

石油處理礦場(chǎng)集輸管路第1頁(yè)/共33頁(yè)油氣混輸管路混輸管路的流動(dòng)參數(shù)；混輸管路的特點(diǎn)和研究方法；水平氣液兩相管路的壓降計(jì)算；傾斜氣液兩相管流的壓降計(jì)算；兩相管路中油氣物性的計(jì)算。第2頁(yè)/共33頁(yè)式中G—混輸管路的質(zhì)量流量，kg/s；

Gl—液相的質(zhì)量流量，kg/s；

Gg—?dú)庀嗟馁|(zhì)量流量，kg/s。一、混輸管路的流動(dòng)參數(shù)1、質(zhì)量流量和體積流量質(zhì)量流量第3頁(yè)/共33頁(yè)一、混輸管路的流動(dòng)參數(shù)式中Q—混輸管路的體積流量，m3/s；

Ql—液相的體積流量，m3/s；

Qg一氣相的體積流量，m3/s。1、質(zhì)量流量和體積流量體積流量第4頁(yè)/共33頁(yè)2、流速在混輸管路內(nèi)，氣液相所占的流通面積分別為Ag和Al，則氣相速度(m/s)液相速度(m/s)第5頁(yè)/共33頁(yè)2、流速式中A—管路流通面積，A=Al+Ag氣相折算速度(m/s)液相折算速度(m/s)第6頁(yè)/共33頁(yè)氣液兩相混合物速度是兩相混合物總體積流量與流通截面積之比。即2、流速第7頁(yè)/共33頁(yè)3.滑差和滑動(dòng)比滑差或滑脫速度滑動(dòng)比第8頁(yè)/共33頁(yè)4、含氣率和含液率質(zhì)量含氣率質(zhì)量含液率第9頁(yè)/共33頁(yè)4、含氣率和含液率體積含氣率體積含液率第10頁(yè)/共33頁(yè)4、含氣率和含液率截面含氣率截面含液率第11頁(yè)/共33頁(yè)質(zhì)量含氣率與體積含氣率間的關(guān)系：截面含氣率與體積含氣率的關(guān)系：4、含氣率和含液率第12頁(yè)/共33頁(yè)5、兩相混合物的密度流動(dòng)密度表示單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)截面的兩相混合物的質(zhì)量與體積之比，即常用來(lái)計(jì)算氣液混合物沿管路流動(dòng)時(shí)的摩阻損失。第13頁(yè)/共33頁(yè)真實(shí)密度表示一定長(zhǎng)度管段內(nèi)氣液混合物質(zhì)量與其體積之比，即當(dāng)氣、液相間相對(duì)速度等于零，流動(dòng)密度等于真實(shí)密度。真實(shí)密度常用來(lái)計(jì)算氣液混合物沿起伏管路運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜壓損失（高程變化引起的附加壓力損失）。5、兩相混合物的密度第14頁(yè)/共33頁(yè)6、摩擦壓降的折算系數(shù)全液相折算系數(shù)：設(shè)水平管路內(nèi)氣液兩相沿管共流，其質(zhì)量流量為G，壓降梯度為dp/dl。另設(shè)在相同的管路中只有液相流動(dòng)，其質(zhì)量流量也是G，壓降梯度為(dp/dl)10。第15頁(yè)/共33頁(yè)分液相折算系數(shù)：設(shè)在氣液混輸管路內(nèi)只有液相流動(dòng)，其質(zhì)量流量為Gl，壓降梯度為(dp/dl)l。6、摩擦壓降的折算系數(shù)第16頁(yè)/共33頁(yè)分氣相折算系數(shù)：設(shè)在氣液混輸管路內(nèi)只有氣相流動(dòng)，其質(zhì)量流量為Gg，壓降梯度為(dp/dl)g。6、摩擦壓降的折算系數(shù)第17頁(yè)/共33頁(yè)二、兩相管路的特點(diǎn)和研究方法1、兩相管路的特點(diǎn)與單相管路相比，油氣管路有如下流動(dòng)特點(diǎn)：流型變化多，流動(dòng)不穩(wěn)定；存在相間能量損失，管線中有液相的積聚；流動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，流動(dòng)阻力大。第18頁(yè)/共33頁(yè)（1）流型變化多，流動(dòng)不穩(wěn)定根據(jù)氣液兩相的分布情況和結(jié)構(gòu)特征，把兩相管路分成若干流型。根據(jù)油氣性質(zhì)、油氣比、管徑及其他條件的不同，可分為氣泡流、氣團(tuán)流、分層流、波浪流、沖擊流（段塞流）、環(huán)狀流、彌散流等八種流態(tài)。第19頁(yè)/共33頁(yè)圖3-3-1氣液兩相流動(dòng)的流型（a）氣泡流；（b）氣團(tuán)流；（c）分層流；（d）波浪流；（e）沖擊流；（f）不完全環(huán)狀流；（g）環(huán)狀流；（h）彌散流第20頁(yè)/共33頁(yè)在單相液體流動(dòng)的水平透明管地加入并逐漸增加氣體量，所觀察到的流型變化為：a.氣泡流（Bubble）：當(dāng)氣液混合物內(nèi)的含氣量不多時(shí)，氣體以氣泡形式濃集于管子上部。氣液間的界面張力力圖使氣泡呈球形。氣泡以與液體相等的速度或略低于液體的速度沿管運(yùn)動(dòng)。兩相管路以氣泡流型穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，一般無(wú)明顯的壓力波動(dòng)。氣泡流第21頁(yè)/共33頁(yè)

b.氣團(tuán)流（Pulg）：隨著氣量的增加，形成較大的氣團(tuán)，在管路上部同液體交替地流動(dòng)。

c.分層流（Stratified）：再增多氣體量，氣團(tuán)連成一片成為連續(xù)氣相。氣液間具有較光滑的界面，相速度有較大的差別。以分層流型穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，管路也無(wú)明顯的壓力波動(dòng)。氣團(tuán)流和分層流第22頁(yè)/共33頁(yè)

e.波浪流：氣體量進(jìn)一步增加，氣體流速提高，在氣液界面上吹起與行進(jìn)方向相反的波浪。以波浪流型運(yùn)行的管路有輕微的壓力波動(dòng)，其波動(dòng)頻率較高。

f.沖擊流：又稱段塞流。氣體流速更大時(shí)，波浪加劇，其波峰不時(shí)高達(dá)管頂，形成液塞，阻礙高速氣流的通過(guò)。以沖擊流型工作時(shí)，其振動(dòng)和水擊現(xiàn)象最為明顯，管路壓力有很大波動(dòng)，但振動(dòng)頻率較小。波浪流和沖擊流第23頁(yè)/共33頁(yè)g.

不完全環(huán)狀流：氣量繼續(xù)提高，要求管路有更大的面積供氣體通過(guò)。氣流將液體的斷面壓縮成新月形，管路頂部的液層很薄而底部的液層較厚，形成不同心的環(huán)狀流。

h.環(huán)狀流：隨著氣流速度的進(jìn)一步提高，不同心環(huán)狀液層變薄，形成環(huán)作流。氣體攜帶著液滴以較高的速度在緊挨管壁的環(huán)狀液層的中心通過(guò)。

i.

彌散流：當(dāng)氣體的流速更大時(shí)，環(huán)狀液層被氣體吹散，以液霧的形式隨高速氣流向前流動(dòng)。不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流第24頁(yè)/共33頁(yè)據(jù)研究，天然氣—凝析液混輸管路中常遇到分層流型、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流；而原油—天然氣混輸管路常遇到氣泡流、氣團(tuán)流、分層流、波浪流和沖擊流等五種。油氣混輸管路中的流型第25頁(yè)/共33頁(yè)（2）存在相間能量損失，管中有液相的積聚氣液相間傳質(zhì)，要消耗能量；氣液兩相的速度不同，要損失能量；液面的起伏使流道變化，氣體流動(dòng)方向隨液面起伏而變化，相間能量損失增加；當(dāng)流速較低時(shí)，積液現(xiàn)象較為突出。第26頁(yè)/共33頁(yè)（3）流動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，流動(dòng)阻力大由于混輸流態(tài)變化大，流動(dòng)不穩(wěn)定，使其流動(dòng)規(guī)律極為復(fù)雜，難于掌握其水力計(jì)算規(guī)律，目前尚無(wú)成熟的通用的理論計(jì)算公式來(lái)計(jì)算混輸壓降。第27頁(yè)/共33頁(yè)（3）流動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，流動(dòng)阻力大由于液相的急劇擾動(dòng)，液相被氣相的拖帶，氣液相間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以及液相的積聚等原因，其壓降比單相流動(dòng)大得多，有時(shí)混輸壓降比同條件下的單相流動(dòng)壓降高出10倍以上，流速小時(shí)差異更大。第28頁(yè)/共33頁(yè)2、氣液兩相管流的研究方法 各國(guó)研究工作者在處理氣液混輸時(shí)，常作某些假設(shè)使問(wèn)題簡(jiǎn)化。采用的方法大致可歸納為三類(lèi)，即均相流模型分相流模型流型模型第29頁(yè)/共33頁(yè)（1）均相流模型把氣液混合物看成為一種均勻介質(zhì)，因此可以把氣液兩相管路當(dāng)作單相管路來(lái)處理。在均相流模型中作出了兩個(gè)假設(shè)：氣相和液相的速度相等；氣液兩相介質(zhì)已達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，氣液相間無(wú)熱量的傳遞。第30頁(yè)/共33頁(yè)（2）分相流模型把管路內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)看作是氣液各自分別的流動(dòng)。為此，需首先確定氣液相在管路內(nèi)各自所占的流通面積，再把氣相和液相都按單相管路處理并計(jì)入相間作用，最后將氣液相的方程加以合并。目前，截面含液率和相間相互作用等數(shù)據(jù)