西南石油采油工程采油工程.pptx

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1、会计学1西南石油采油西南石油采油(ci yu)工程工程 采油采油(ci yu)工程工程第一页，共84页。5 5 5 5、混气液密度、混气液密度、混气液密度、混气液密度 m=wm/qm m=wm/qm m=wm/qm m=wm/qm，wm wm wm wm质量质量质量质量(zhling)(zhling)(zhling)(zhling)流量流量流量流量 质量质量质量质量(zhling)(zhling)(zhling)(zhling)守恒守恒守恒守恒,wm,wm,wm,wm不变不变不变不变,qm,qm,qm,qm随流体上随流体上随流体上随流体上升而增升而增升而增升而增加，加，加，加，mmmm随流体上

2、升而下降。随流体上升而下降。随流体上升而下降。随流体上升而下降。qmqL L L LqGmvm：与 一致HP Pb bqm第2页/共84页第二页，共84页。6 6、压力分布、压力分布(1).(1).液柱垂压液柱垂压 Pm=Hmg Pm=Hmg 压力梯度压力梯度:Pm/H=m g:Pm/H=m g 由由于于(yuy)m(yuy)m随随位位置置而而变变化化,故故液液柱压力梯度也随位置而变化。柱压力梯度也随位置而变化。第3页/共84页第三页，共84页。VmVmVmVm随随随随着着着着(su(su(su(su zhe)zhe)zhe)zhe)位位位位置置置置而而而而变变变变化化化化，越越越越向向向向上

3、上上上越越越越大大大大，mmmm越越越越向向向向上上上上越越越越小小小小，而而而而速速速速度度度度是是是是平平平平方方方方项项项项，故故故故摩阻梯度随速度而显著变化。摩阻梯度随速度而显著变化。摩阻梯度随速度而显著变化。摩阻梯度随速度而显著变化。(2).(2).摩阻梯度摩阻梯度(t d)(t d)第4页/共84页第四页，共84页。PtP(3).(3).(3).(3).总压降梯度总压降梯度总压降梯度总压降梯度 总的压降梯度总的压降梯度总的压降梯度总的压降梯度,也随位置也随位置也随位置也随位置(wi zhi)(wi zhi)(wi zhi)(wi zhi)变化，变化，变化，变化，不是常数不是常数不是

4、常数不是常数,压力分布曲线不是直线。压力分布曲线不是直线。压力分布曲线不是直线。压力分布曲线不是直线。H第5页/共84页第五页，共84页。1 1、理论、理论(lln)(lln)密度密度设：液相截面积设：液相截面积:AL:AL 气相截面积气相截面积AGAG高度高度LL的流体的流体质量为质量为 L(ALL+AGL(ALL+AGG)G)体积为体积为:LA:LA （A=AL+AGA=AL+AG）AAL L L LAG二、混气液的密度二、混气液的密度二、混气液的密度二、混气液的密度(md)(md)第6页/共84页第六页，共84页。则混气液密度则混气液密度则混气液密度则混气液密度(md):(md):(md

5、):(md):（1-48）持液率持液率:单位管长内液体单位管长内液体(yt)(yt)体积与油管容积体积与油管容积的比值的比值（1-46）第7页/共84页第七页，共84页。持气率：持气率：（1-47）2 2 2 2、油气滑脱、油气滑脱、油气滑脱、油气滑脱(hu tu)(hu tu)(hu tu)(hu tu)现象现象现象现象 由由由由于于于于油油油油气气气气密密密密度度度度不不不不同同同同，在在在在垂垂垂垂直直直直管管管管中中中中气气气气体体体体比比比比液液液液体体体体上上上上升升升升快快快快的的的的现现现现象象象象称称称称为为为为滑滑滑滑脱脱脱脱(hu(hu(hu(hu tu)tu)tu)tu

6、)现现现现象象象象。两相的速度差叫气体的滑脱两相的速度差叫气体的滑脱两相的速度差叫气体的滑脱两相的速度差叫气体的滑脱(hu tu)(hu tu)(hu tu)(hu tu)速度。速度。速度。速度。第8页/共84页第八页，共84页。vS=vG-vL（1-50）（1-49）（1-51）泡流取泡流取:V Vs s=0.244 m/s0.244 m/sVSL-VSL-VSL-VSL-液相表观液相表观液相表观液相表观(bio un)(bio un)(bio un)(bio un)速度速度速度速度 VSL=qL/A VSL=qL/A VSL=qL/A VSL=qL/A （1-531-531-531-53）

7、VSG=qG/A VSG=qG/A VSG=qG/A VSG=qG/A （1-521-521-521-52）（1-54）第9页/共84页第九页，共84页。（1-50）（1-52）（1-50a）同理：同理：（1-51a）第10页/共84页第十页，共84页。（1-55）（1-56）/A()/A（1-55a）无滑脱无滑脱(hu tu)持液率持液率无滑脱无滑脱(hu tu)混合物密度混合物密度:有滑脱有滑脱(hu tu)混合物密度混合物密度:（1-48）第11页/共84页第十一页，共84页。（1-48）（1-55a）无滑脱无滑脱(hu tu)时：时：存在滑脱时：存在滑脱时：第12页/共84页第十二页，

8、共84页。则则则则:式中第一项是无滑脱(hu tu)密度ns(VG=VL)AALAG3 3 3 3、实际密度、实际密度、实际密度、实际密度q q q qG G G G=v=v=v=vG G G GA A A AG G G G，v v v vG G G G ，则则则则 A A A AG G G GA=AA=AA=AA=AL L L L+A+A+A+AG G G G ，A A A AG G G G ，A A A AL L L L若无滑脱时液相面积若无滑脱时液相面积若无滑脱时液相面积若无滑脱时液相面积A A A AL L L L 滑脱时增加滑脱时增加滑脱时增加滑脱时增加AAAAL L L L第13页

9、/共84页第十三页，共84页。密密密密度度度度所所所所引引引引起起起起的的的的压压压压力力力力(yl)(yl)(yl)(yl)变变变变化化化化是是是是油油油油气气气气流流流流动时不可避免的压力动时不可避免的压力动时不可避免的压力动时不可避免的压力(yl)(yl)(yl)(yl)损耗损耗损耗损耗,叫有效损耗。叫有效损耗。叫有效损耗。叫有效损耗。式中第二项是滑脱引起式中第二项是滑脱引起式中第二项是滑脱引起式中第二项是滑脱引起的密度增量的密度增量的密度增量的密度增量,它所引起的压它所引起的压它所引起的压它所引起的压力变化叫滑脱损失。力变化叫滑脱损失。力变化叫滑脱损失。力变化叫滑脱损失。第14页/共8

10、4页第十四页，共84页。1 1 1 1、垂直管气液两相流流型、垂直管气液两相流流型、垂直管气液两相流流型、垂直管气液两相流流型纯纯纯纯液液液液流流流流:从从从从井井井井底底底底到到到到井井井井筒筒筒筒压压压压力力力力等等等等于于于于(dngy)Pb(dngy)Pb(dngy)Pb(dngy)Pb的的的的点点点点之之之之间间间间。无无无无气气气气相相相相,管管管管内内内内流流流流动动动动的的的的是是是是均均均均质质质质液液液液体体体体，叫叫叫叫纯纯纯纯液液液液流流流流，流流流流体体体体密密密密度度度度最最最最大大大大，压压压压力力力力梯梯梯梯度度度度最最最最大大大大，压力分布曲线为直线。压力分布

11、曲线为直线。压力分布曲线为直线。压力分布曲线为直线。三、三、气液两相管流的流型 第15页/共84页第十五页，共84页。泡泡 流：管内从压力等于流：管内从压力等于Pb Pb 起，有气体起，有气体析出，呈现泡状析出，呈现泡状,分散在液相中。随着油分散在液相中。随着油流上升，压力下降流上升，压力下降,气泡渐渐膨胀，这时气泡渐渐膨胀，这时液相是连续液相是连续(linx)(linx)相，气相是分散相。相，气相是分散相。这时，气体的体积流量仍较小。总流量不这时，气体的体积流量仍较小。总流量不大，流速较低，摩阻小，密度比纯液流低，大，流速较低，摩阻小，密度比纯液流低，但滑脱损失较大，压降分布曲线呈上凹型。但

12、滑脱损失较大，压降分布曲线呈上凹型。第16页/共84页第十六页，共84页。段塞流：段塞流：段塞流：段塞流：随随随随混混混混气气气气液液液液上上上上升升升升,压压压压力力力力下下下下降降降降,小小小小气气气气泡泡泡泡膨膨膨膨胀胀胀胀成成成成大大大大气气气气泡泡泡泡。当当当当气气气气泡泡泡泡断断断断面面面面几几几几乎乎乎乎与与与与油油油油管管管管直直直直径径径径相相相相当当当当时时时时，井井井井筒筒筒筒内内内内形形形形成成成成一一一一段段段段气气气气，一一一一段段段段液液液液的的的的流流流流动动动动(lidng)(lidng)(lidng)(lidng)结结结结构构构构。气气气气段段段段外外外外有

13、有有有液液液液膜膜膜膜,液液液液相相相相仍仍仍仍是是是是连连连连续续续续相相相相,气气气气相相相相是是是是分分分分散散散散相相相相。气气气气体体体体体体体体积积积积流流流流量量量量较较较较泡泡泡泡流流流流大大大大,摩摩摩摩阻阻阻阻较较较较泡泡泡泡流流流流大大大大,密密密密度度度度较较较较小小小小,滑滑滑滑脱脱脱脱较较较较小小小小。气气气气段段段段膨膨膨膨胀胀胀胀时时时时顶顶顶顶着着着着液液液液段段段段上上上上升升升升,举举举举油油油油效效效效果果果果好好好好,总总总总的的的的压压压压力损失最小。力损失最小。力损失最小。力损失最小。第17页/共84页第十七页，共84页。过过过过渡渡渡渡流流流流：

14、气气气气体体体体体体体体积积积积膨膨膨膨胀胀胀胀，气气气气段段段段增增增增长长长长,液液液液段段段段被被被被突突突突破破破破,气气气气段段段段与与与与上上上上部部部部气气气气段段段段相相相相连连连连形形形形成成成成(xngchng)(xngchng)(xngchng)(xngchng)中中中中心心心心是是是是气气气气、外外外外环环环环为为为为液液液液膜膜膜膜的的的的流流流流态态态态。液液液液体体体体靠靠靠靠中中中中心心心心气气气气流流流流的的的的摩摩摩摩擦擦擦擦携携携携带带带带作作作作用用用用向向向向上上上上运运运运移移移移。液液液液相相相相从从从从连连连连续续续续相相相相过过过过渡渡渡渡到到

15、到到分分分分散散散散相相相相，气气气气相相相相从从从从分分分分散散散散相相相相过过过过渡渡渡渡到到到到连连连连续续续续相相相相。这这这这时时时时体体体体积积积积流流流流量量量量较较较较大大大大,密密密密度度度度小小小小。压压压压降降降降以以以以重重重重力力力力为为为为主主主主过过过过渡渡渡渡为为为为以以以以摩摩摩摩阻阻阻阻为为为为主主主主。总总总总压压压压降降降降比比比比段段段段塞塞塞塞流流流流大大大大，压压压压降曲线呈上凸型。降曲线呈上凸型。降曲线呈上凸型。降曲线呈上凸型。第18页/共84页第十八页，共84页。雾流：雾流：气气体体体体积积流流量量越越来来越越大大,管管壁壁的的油油膜膜越越来来

16、越越少少,液液相相主主要要以以雾雾状状分分散散(fnsn)(fnsn)到到气气相相中中。气气为为连连续续相相,液液为为分分散散(fnsn)(fnsn)相相。这这时时密密度度很很小小,但但流流速速很很大大,压压降降主主要要消消耗耗在摩阻上。在摩阻上。第19页/共84页第十九页，共84页。HP第20页/共84页第二十页，共84页。2、水水平平(shupng)管管气气液液两两相相流流型流流型分层流：见图分层流：见图120120层状平滑流：沿管子底部流动的流体层状平滑流：沿管子底部流动的流体和顶部流动的气体之间具有和顶部流动的气体之间具有(jyu)(jyu)平滑的平滑的界面。流量较低。界面。流量较低。

17、层状波状流：气、液界面变成波状的，层状波状流：气、液界面变成波状的，气体流量较高。气体流量较高。环流：在管壁上形成液环，管子中心环流：在管壁上形成液环，管子中心为夹带液滴的气流。气液流量较高。为夹带液滴的气流。气液流量较高。第21页/共84页第二十一页，共84页。间歇流：见图间歇流：见图120120段段塞塞流流：包包括括大大液液体体(yt)(yt)段段塞塞流流与几乎充满管子的高速气泡的交替流。与几乎充满管子的高速气泡的交替流。塞塞流流：大大气气泡泡沿沿管管子子顶顶部部流流动动，而而管子下部为液流。管子下部为液流。第22页/共84页第二十二页，共84页。分散流：见图分散流：见图120120 泡流

18、：大气泡集中在管子的上半部。泡流：大气泡集中在管子的上半部。环雾流：气流量高、液流量低，气流中环雾流：气流量高、液流量低，气流中夹带液滴。夹带液滴。倾斜管的两相流流型不同于垂直管或水平管，倾斜管的两相流流型不同于垂直管或水平管，它与管斜角它与管斜角(xi jio)(xi jio)有关。有关。第23页/共84页第二十三页，共84页。四、气液两相管流压力梯四、气液两相管流压力梯四、气液两相管流压力梯四、气液两相管流压力梯度方程及求解度方程及求解度方程及求解度方程及求解(qi ji)(qi ji)(qi ji)(qi ji)步骤步骤步骤步骤 1.1.1.1.压力梯度方程压力梯度方程压力梯度方程压力梯

19、度方程沿程压降沿程压降沿程压降沿程压降=位能增量位能增量位能增量位能增量+沿程摩阻沿程摩阻沿程摩阻沿程摩阻+动能增量动能增量动能增量动能增量压压降降梯梯度度(t(t d)=d)=重重力力梯梯度度(t(t d)+d)+摩摩阻阻梯度梯度(t d)+(t d)+动能梯度动能梯度(t d)(t d)（1-58）第24页/共84页第二十四页，共84页。单相单相(dn xin)流流：多相(du xin)流：对于(duy)水平管流：（1-61）（1-62）（1-63）第25页/共84页第二十五页，共84页。2.压力梯度方程求解步骤压力梯度方程求解步骤（1）以以井井口口或或井井底底为为起起点点(由由已已知知压

20、压力力的的位位置定置定)（2）选选择择一一个个计计算算区区间间长长度度:H一一般般取取50100m（3）假设这一区间的压降值）假设这一区间的压降值P(由经验定由经验定)（4）计计算算出出区区间间的的平平均均温温度度和和平平均均压压力力Pav,Tav（5）确定）确定Pav和和Tav下的物性参数下的物性参数(cnsh)（6）判判断断流流态态,计计算算不不同同流流态态下下的的混混合合流流体体密度、摩阻系数密度、摩阻系数第26页/共84页第二十六页，共84页。（7 7）计算）计算dp/dhdp/dh和和PP（PP dp/dhH dp/dhH）（8 8）比比较较PP 与与P,P,若若相相差差超超过过允允

21、许许值值,以以PP 代代入。入。（9 9）重复）重复(chngf)(chngf)第第4 4步到第步到第8 8步步 也也可可以以选选择择假假设设压压降降值值P,P,来来计计算算区区间间H,H,比较比较HH与与HH的方法。的方法。第27页/共84页第二十七页，共84页。第28页/共84页第二十八页，共84页。一、发展历史一、发展历史 19521952年年，PoettmannPoettmann和和 CarpenterCarpenter根根据据能能量量方方程程提提出出摩摩擦擦损损失失(snsh)(snsh)系数法。系数法。（1 1）忽略了动能项；）忽略了动能项；（2 2）不划分流态；）不划分流态；（3

22、 3）计计算算混混合合物物密密度度时时未未考考虑虑滑滑脱；脱；（4 4）由）由f f DvDv 相关曲线计算相关曲线计算f f。第三节第三节 气液两相管流计算方法气液两相管流计算方法第29页/共84页第二十九页，共84页。1961年,M.R.Tek 引入两相雷诺数和气、液质量比K，考虑了流体粘度和K的影响。Orkiszewski经对比研究发现：Griffith和Wallis及Duns和Ros方法在低流速范围比较精确，但在高流速下不够准确。他将Griffith计算段塞流的相关式改进(gijn)，推广到高流速区。采用Ros的方法处理过渡流态。针对不同流态计算存容比和摩擦损失。第30页/共84页第三

23、十页，共84页。压 力 梯 度 公 式(gngsh)：(1-66)二、垂 直(chuzh)管 两 相 上 升 流Orkiszewski方法只考虑只考虑(kol)气相压缩性：气相压缩性：(1-67)(1-68)注意号注意号第31页/共84页第三十一页，共84页。(1-69)(1-71)(1-72)(1-68)(1-66)mt伴随(bn su)生产1m3地面脱气原油产出的油、气和水的总质量，kg/m3。(1-70)日产生产(shngchn)数据第32页/共84页第三十二页，共84页。三、流态划分三、流态划分1 1、影响流态的因素、影响流态的因素 有有1313个个变变量量因因素素影影响响多多相相管管

24、流流的的流流态，态，其中主要有：其中主要有：液液 相相 表表 观观(bio(bio un)un)速速 度度 VSL=qL/A VSL=qL/A （1-531-53）（假假想想只只有有液液相相在在油油管管中中流流动动时时的的速速度）度）气气 相相 表表 观观(bio(bio un)un)速速 度度 VSG=qG/A VSG=qG/A （1-521-52）（假假想想只只有有气气相相在在油油管管中中流流动动时时的的速速度）度）液液相相密密度度L L 气气液液间间的的表表面面张张力力第33页/共84页第三十三页，共84页。2 2、变量的无因次化、变量的无因次化应应用用(yngyng)(yngyng)定

25、定理理对对上上述述因因素素进进行行处处理理（参参变变量量的的无无因因次次数数组组化化，基基本本物物理理量量：g g、L L、）,得出二个无因次变量得出二个无因次变量:无因次气体无因次气体(qt)(qt)速度速度无因次液体无因次液体(yt)(yt)速度速度（1-73）（1-100）第34页/共84页第三十四页，共84页。3 3、流态划分、流态划分ROS ROS 通通 过过(tnggu)(tnggu)实实验验研究研究:I I 区为泡流区；区为泡流区；II II 区区为为段段塞塞流流区区；III III 区区为为雾雾状状流区；流区；介介 于于 II II 区区 和和III III 区区之之间间的的是

26、是过过渡渡流区。流区。NLVNGVLSLM第35页/共84页第三十五页，共84页。NGVLS NGV NGV LS LS 过过渡渡流流（下下限限(xixin)(xixin)）NGV LM NGV LM NGV LM 雾状流雾状流段塞流的界限段塞流的界限(jixin)(jixin)值为值为:雾流的界限雾流的界限(jixin)(jixin)值为值为:回归出界线方程：回归出界线方程：(1-75)(1-76)第36页/共84页第三十六页，共84页。Or进进一一步步实实验验后后，得得出出泡泡流流与与段段塞塞流流的划分界线：的划分界线：纵坐标：纵坐标：qG/qm，气流量和总流量的比值，气流量和总流量的比值

27、横坐标横坐标:Vm=(qG+qL)/A,总流速总流速(li s)。曲曲线线族族为为不不同同的的直直径径，曲曲线线之之上上为为段段塞塞流流,曲线之下是泡流。曲线之下是泡流。第37页/共84页第三十七页，共84页。vmqG/qm1.00.1323/8段塞流泡流41/2431/227/81.9当当当当qG/qm0.13qG/qm0.13qG/qm0.13qG/qm2300NRe2300）（1-80）（1-80a）对于对于(duy)(duy)层流（层流（NRe2300NRe2300）对于对于(duy)(duy)泡流，一般为层流。泡流，一般为层流。第46页/共84页第四十六页，共84页。c:c:动动能能

28、(dngnng)(dngnng)项项 （泡泡流流条条件件下下忽忽略）略）第47页/共84页第四十七页，共84页。2.2.段塞流段塞流a.a.混混 合合 物物 密密 度度(md)(md)CO-CO-液体液体(yt)(yt)分布系数；分布系数；U1-U1-油膜与油滴的体积；油膜与油滴的体积；U2-U2-气泡的体积；气泡的体积；Wm-Wm-混合物质量流量。混合物质量流量。（1-81）?第48页/共84页第四十八页，共84页。与泡流的计算与泡流的计算(j sun)相同相同（1-70、1-71）第49页/共84页第四十九页，共84页。Vs：滑脱：滑脱(hu tu)速度速度 方法一方法一和混合物速度和混合

29、物速度(sd)雷诺数雷诺数:（1-83）（1-84）由滑脱由滑脱(hu tu)速度雷诺数速度雷诺数:（1-82）迭代计算迭代计算第50页/共84页第五十页，共84页。当当:N:Nb b3000 3000 时时当当3000N3000Nb b80008000时时（1-85）（1-85a）滑脱速度滑脱速度(sd)方方法二法二第51页/共84页第五十一页，共84页。当当N Nb b80008000时时b.b.液体分布系数液体分布系数CoCo的选用的选用(xunyng)(xunyng)公公式见表式见表1-10 1-10（1-85b）第52页/共84页第五十二页，共84页。c.摩阻梯度(t d)的计算由工

30、程(gngchng)流体力学d.段塞流动(lidng)能项:忽略（1-87）式中f单相流体单相流体摩阻系数。根据管壁相对粗糙度e/D和雷诺数 (式1-84)由式1-80计算。第53页/共84页第五十三页，共84页。3.3.雾流雾流a.a.混合物密度混合物密度(md)(md)雾流时雾流时,滑脱滑脱(hu tu)(hu tu)速度：速度：（1-48a）（1-90）第54页/共84页第五十四页，共84页。b.b.摩摩 阻阻 梯梯 度度(t d)(t d)VmVm用气体表观速度用气体表观速度(sd)(sd)近似代替。近似代替。f f由由气气相相雷雷诺诺数数和和液液膜膜相相对对(xingdu)(xing

31、du)粗粗糙糙度计算度计算（1-92）（1-91）第55页/共84页第五十五页，共84页。c.c.液膜相对粗糙度液膜相对粗糙度根据无因次韦伯系数选择根据无因次韦伯系数选择(xunz)(xunz)计算式：计算式：当（1-94a）（1-93）第56页/共84页第五十六页，共84页。-液膜的相对粗糙度，取液膜的相对粗糙度，取0.0010.0010.50.5（1-94b）-液体液体(yt)(yt)的表面张的表面张力。力。（1-80）第57页/共84页第五十七页，共84页。d.d.动能动能(dngnng)(dngnng)项项视气体流动过程中发生等温膨胀。视气体流动过程中发生等温膨胀。根根据据气气体体定定

32、律律，动动能能(dngnng)(dngnng)变化可表示为：变化可表示为：总压降梯度总压降梯度(t d)：（1-69）第58页/共84页第五十八页，共84页。4 4过渡流过渡流 过过 渡渡 流流 没没 有有(mi(mi yu)yu)独立的计算方法，独立的计算方法，用用段段塞塞流流和和雾雾流流计计算算后内插。后内插。段塞流的界限段塞流的界限(jixin)(jixin)值为值为:雾流的界限雾流的界限(jixin)(jixin)值为值为:（1-89）（1-88）计算实例参见教材：例计算实例参见教材：例1-61-6（1-76）（1-75）第59页/共84页第五十九页，共84页。第60页/共84页第六十

33、页，共84页。第61页/共84页第六十一页，共84页。例1-6某不含水自喷井产油量Qo为38m3/d，产气量(qling)Qg为2027.4 m3/d，原油和天然气的相对密度分别为0.85和0.65，原油饱和压力8.66MPa，油压2.352MPa（表压）井口温度Twh为25，油管内径62mm。试用Orkiszewski 方法计算井口压力梯度。补充：补充：井深井深H：2500m，井底，井底(jn d)温度温度100（或温度剃度（或温度剃度T 3/100m），求井底），求井底(jn d)压力压力/100m第62页/共84页第六十二页，共84页。解：解：（1 1）以井口或井底为起点）以井口或井底为

34、起点(由已知压力的位置定由已知压力的位置定)以井口压力以井口压力P1=Pwh=2.352MPa,T1=Twh,P1=Pwh=2.352MPa,T1=Twh,H1=0H1=0为计算起点为计算起点（2 2）选择一个计算区间长度）选择一个计算区间长度:H:H一般取一般取5050100m 100m 选取计算区间长度：选取计算区间长度：H=100m H=100m（3 3）假设这一区间的压降值）假设这一区间的压降值P(P(由经验定由经验定)假设深度假设深度HH对应的压力增量对应的压力增量(zn(zn lin)P=0.6MPalin)P=0.6MPa（4 4）计算出区间的平均温度和平均压力）计算出区间的平均

35、温度和平均压力Pav,TavPav,Tav Pav=P1+P/2 Pav=P1+P/2 Tav=T1+T*H/2 Tav=T1+T*H/2第63页/共84页第六十三页，共84页。（5 5）确定）确定PavPav和和TavTav下的物性参数下的物性参数计算计算RsRs、BoBo、oo、oo、ZgZg、g g、BgBg、RpRp、qGqG、qLqL、qmqm、WmWm、VSGVSG、VSLVSL、Vm Vm 等等（6 6）判断流态）判断流态计算计算 NGV NGV、LBLB、LSLS、LMLM、qG/qmqG/qm等，利用等，利用(lyng)(lyng)表表1-91-9判断流态判断流态（7 7）计

36、算计算dp/dhdp/dh和和PP根据流态计算根据流态计算 、f f、f f 等，最终计算等，最终计算dp/dhdp/dh则：则：P=dp/dh*H P=dp/dh*H第64页/共84页第六十四页，共84页。（8 8）比较比较PP与与P,P,若相差若相差(xin ch)(xin ch)超过超过允许值允许值,以以PP 代入。代入。如果如果 ，则进行下一段计算，则进行下一段计算:P1=P1+P,H1=H1+H,T1=T1+T*H P1=P1+P,H1=H1+H,T1=T1+T*H 直至井底；直至井底；否则，用否则，用PP 代替代替PP返回到返回到 （4 4）重新计）重新计算到第算到第8 8步步 也

37、可以选择假设压降值也可以选择假设压降值P,P,来计算区间来计算区间H,H,比较比较HH与与HH的方法。的方法。第65页/共84页第六十五页，共84页。六、倾斜六、倾斜(qngxi)(qngxi)（水平）管两相流计算方法（水平）管两相流计算方法Beggs和和Brill（1973）Mukherjee和和Brill（1985）（1-97）(1-69)对比对比(dub)：第66页/共84页第六十六页，共84页。（1-98）管斜角（与水平方向的夹角（管斜角（与水平方向的夹角（0+90o）。对于）。对于(duy)垂直生产井垂直生产井=+90o；对于对于(duy)垂直注入（蒸汽）井垂直注入（蒸汽）井=-90

38、o）。）。无因次液相粘度无因次液相粘度(zhn d)无因次液相速度无因次液相速度(sd)（1-100）（1-99）第67页/共84页第六十七页，共84页。（1-73）无因次气相速度无因次气相速度(sd)第68页/共84页第六十八页，共84页。在确定在确定(qudng)摩阻系数时，只需区分泡流摩阻系数时，只需区分泡流段塞流和雾段塞流和雾流流（1-101）若若 则为雾状流，否则为泡流则为雾状流，否则为泡流段塞流。段塞流。对于对于(duy)泡流泡流段塞流：段塞流：（1-55a）（1-102）（1-103）（1-80）无滑脱无滑脱(hu tu)雷诺数为：雷诺数为：ns第69页/共84页第六十九页，共8

39、4页。对于雾流（环流对于雾流（环流(hun li)），其两相摩阻系数），其两相摩阻系数fm 考虑考虑为相对持液率为相对持液率HR和无滑脱摩阻系数和无滑脱摩阻系数fns 的函数，确定步骤如的函数，确定步骤如下：下：(1)计算相对持液率计算相对持液率 HRL/HL （1-104）(2)根据根据HR按表按表1-12确定摩阻系数比确定摩阻系数比fR；(3)根据根据NRens由摩阻系数公式（由摩阻系数公式（1-80）计算）计算f，即为，即为 fns；(4)fm fR fns。第70页/共84页第七十页，共84页。七、环形空间(kngjin)流动的处理方法圆管：Di=0，故R=D0/4，水力相当(xing

40、dng)直径De=4R环空：水力相当(xingdng)直径为：(1-105)1.水力水力(shul)相当直相当直径径水力水力(shul)半径定义半径定义为：为：第71页/共84页第七十一页，共84页。eeee环环空空相相当当(xingdng)(xingdng)粗粗糙糙度；度；ei ei、eo eo 环环空空内内、外外管管有有效效粗糙度。粗糙度。环环空空壁壁面面的的腐腐蚀蚀和和结结垢垢及及环环空空中接箍的局部摩阻的影响。中接箍的局部摩阻的影响。环空流动可用相当直径环空流动可用相当直径e e代替代替(dit)(dit)涉及涉及管径一次方的关系式。管径一次方的关系式。计算两相流流速时仍用实际过流截面

41、积。计算两相流流速时仍用实际过流截面积。2.相当相当(xingdng)粗糙度粗糙度(1-106)截面积截面积第72页/共84页第七十二页，共84页。第四节 嘴流动态 自喷井一般要装油嘴，用于调节生产。套压（Pc）：指示油管和套管环空的压力(yl)。油压（Pt或P1）：原油举升到井口时的剩余能量，同时又是通过油咀的动力。回压（PB或P2）:油嘴后剩余压力(yl)，又是地面管线流动的动力。PtPBPc第73页/共84页第七十三页，共84页。第74页/共84页第七十四页，共84页。一、油咀流动的特点 1临界流动 油气流速可达临界速度，油嘴前后宛若两个(lin)系统。临界流速流体的流速达到压力波在流体

42、介质中的传播速度，即声速。临界流动状态流体达到临界速度时的流动状态。特征：油嘴下游压力对气体流量无影响第75页/共84页第七十五页，共84页。2.流量与油嘴前后压力比的关系当 Pt=PB时,V=0,即 PB/Pt=1时，q=0；ab 段：PB/Pt q ；b点：当PB/Pt=C 时，q达到(d do)最大：bc段：PB/Pt q=C 达到(d do)最大流量时的压力比(PB/Pt)c 称为临界压力比。（PB/Pt)c 这一点叫临界点，这点的流动叫临界流动。这时的流动速度为声速。1PB/Ptabcq第76页/共84页第七十六页，共84页。3.临界流动条件 根据热力学计算：任何(rnh)一种气体的

43、临界压力比：K气体(qt)的绝热指数，对于空气：k=1.4，（PB/Pt）c=0.528对天然气 K=1.3，（PB/Pt）c=0.546当当 PB/Pt0.546 时，为临界流；否则时，为临界流；否则(fuz)为亚临界流动为亚临界流动（1-107）第77页/共84页第七十七页，共84页。所以：当PB/Pt 0.5，即Pt 2PB时，油气混合物在油嘴中的流动可达到临 界流动状态，这时，油气流量变化与回压无关，仅由Pt决定(judng)。二、油咀的作用1改变油井的工作制度，控制油井产量。2分隔咀前咀后的流动，保持油井生产稳定。第78页/共84页第七十八页，共84页。三、单相(dn xin)气体嘴

44、流流量计算1.亚临界流动公式:（1-108）临界流动临界流动(lidng)时，嘴流最大气流量为时，嘴流最大气流量为（1-109）第79页/共84页第七十九页，共84页。第80页/共84页第八十页，共84页。四、气液两相嘴流 在临界流动条件下（通常当 PB/Pt0.528 时），流量(liling)的变化只与油嘴前的压力即油压有关（1-110）嘴流公式具有经验性，与流体性质和油区条件有关。当气液比、油嘴直径(zhjng)一定，油嘴流量取决于油压，即油压与油嘴流量为线 性关系d1d2d2 d1qPt第81页/共84页第八十一页，共84页。作业作业(zuy)：1.1.已知：管内已知：管内(un ni

45、)(un ni)某处液某处液体流量体流量ql=3.7x10-3 m3/sql=3.7x10-3 m3/s，气体，气体的流量的流量qg=5x10-3 m3/sqg=5x10-3 m3/s，管内，管内(un ni)(un ni)过流面积过流面积A=4.53 A=4.53 x10-3 m2x10-3 m2，l=0.903x103 l=0.903x103 kg/m3kg/m3，=0.0165 N/m=0.0165 N/m。试求：。试求：1 1）表观液体、气体速度）表观液体、气体速度VslVsl、VsgVsg和和VmVm；2 2）原地气液比）原地气液比R R和和NlvNlv；3 3）判断流态。）判断流态。第82页/共84页第八十二页，共84页。作业作业(zuy)(zuy)（选作）：（选作）：1.1.用用OrkiszewskiOrkiszewski方法计方法计算压降梯算压降梯 度时，比较各种流态下度时，比较各种流态下计算的计算的 异同点。异同点。第83页/共84页第八十三页，共84页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第84页/共84页第八十四页，共84页。