垂直管流實驗

中國石油大學(xué)采油工程實驗報告實驗日期：成績：班級：學(xué)號：姓名：教師：同組者：垂直管流實驗一、實驗?zāi)康挠^察垂直井筒中出現(xiàn)的各種流型，掌握流型判別方法；驗證垂直井筒多相管流壓力分布計算模型；了解自噴及氣舉采油的舉升原理。二、實驗原理在許多情況下，當(dāng)油井的井口壓力高于原油飽和壓力時，井筒內(nèi)流動著的是單相液體。當(dāng)自噴井的井底壓力低于飽和壓力時，則整個油管內(nèi)部都是氣-液兩相流動。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時的重力和摩擦損失，只有當(dāng)氣液兩相的流速很高時(如環(huán)霧流型)，才考慮動能損失。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：△P總=AP+AP+AP式中：A?-重力壓降；APr-摩擦壓降；Ap-加速壓降。在流動過程中，混合物密度和摩擦力沿程隨氣-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，一般油井都不會出現(xiàn)環(huán)流和霧流。本實驗以空氣和水作為實驗介質(zhì)，用閥門控制井筒中的氣水比例并通過儀表測取相應(yīng)的流量和壓力數(shù)據(jù)，同時可以從透明的有機(jī)玻璃管中觀察相應(yīng)的流型。

三、井筒各種流型的特征油井中可能出現(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。純液流時無氣體分出，無滑脫現(xiàn)象。泡流的特征如下：氣體是分散相，液體是連續(xù)相；氣體影響混合物的密度，但對摩擦阻力的影響很小。段塞流的特征如下：氣體呈分散相，流體呈連續(xù)相；一段氣一段液體交替出現(xiàn)；氣體不斷膨脹，氣體的膨脹能得到很好的發(fā)揮和利用；油氣之間的相對運動比泡流小，且滑脫也小。環(huán)流的特征是：氣液兩相都是連續(xù)；氣體的舉油作用主要是靠摩擦攜帶。霧流的特點是：氣體是連續(xù)相，液體是分散相；氣體以很高的流速攜帶液滴噴出井口；氣、液直接的相對運動速度很小；氣相是整個流動的控制因素。四、數(shù)據(jù)處理（1）實驗原始數(shù)據(jù)記錄:表一垂直管流實驗原始數(shù)據(jù)表序號Pwf/MPaPt/MPaPr/MPaQ/(m3/h)跆/LT/s流型10.0630.0140.170——g8750.1010段塞流20.0640.0150.1758250.1810段塞流30.0640.0150.1808100.4110段塞流40.0840.0290.1807000.5410段塞流50.0680.0250.1657750.7110段塞流60.0530.0060.1658200.8710段塞流70.0550.0040.1708101.0110段塞流80.0810.0280.1757501.1210段塞流計算所需參數(shù):h-6.0mD-30mmP-1.29kg/mh-6.0mP-1.29kg/m3PL-1000kg/m3v-0.244m/sq-0.072mN/m￡-4.57x10-5m（2）數(shù)據(jù)處理:以第1組數(shù)據(jù)為例，計算如下所示：q2.35x10-4m3/s1000x36001000x3600q!工X10-3=T010X10-3=0.1X10-5m3/s10qq―=g——qq+q2.35x10-42.35x10-4+0.1x10-5=0.996=qfP\□=予IigA"g%p2.36x10-4(1000)x冗D2"9.8X0.072X10-3J=0.346m/sqg+q】=2.35x10-4+0.1x10-5=2.36x10-4=0334”兀.X0.03240.7277c2=1.071D03342=1.071-0.7277x=-1.635<0.130.03所以，?。篖B=0.13L=50+36^匕=50+36x0.346x0.1X10-5=50.01Sgq2.35X10-4L=75+84苻紅)0.75=75+84x(0.346x0.1X10-5)0.75=75.63mgq2.35x10-4q因為：％=0.996>Lb=0.13,□=0.346<L‘=50.01qt錯誤！未找到引用源。所以，根據(jù)奧齊思澤斯基方法判別流型，查《采油工程原理與設(shè)計》課本中的表1-3,可以確定第一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)的流態(tài)為段塞流，與實驗觀察結(jié)果一致。五、思考題：1、簡述段塞流的特征？答：段塞流的特征如下：（1）氣體呈分散相，流體呈連續(xù)相；（2）一段氣一段液體交替出現(xiàn)；(3)氣體不斷膨脹，氣體的膨脹能得到很好的發(fā)揮和利用；(4)油氣之間的相對運動比泡流小，且滑脫也小。2、簡述滑脫和滑脫損失的概念？答：滑脫是指在井筒內(nèi)氣液共同流動時，由于密度差異，氣體流速大于