中国石油大学(华东)现代远程教育采油工程“垂直管流实验”实验报告

中国石油大学（华东）现代远程教育

采油工程实验报告

学生姓名：

学号：

年级专业层次：14春专升本（网络春）学习中心：大港油田学习中心

提交时间：2015年4月25日

实验名称垂直管流实验

实验形式在线模拟+现场实践

提交形式提交电子版实验报告

一、实验目的

（1）观察垂直井筒中出现的各种流型，掌握流型判别方法；

（2）验证垂直井筒多相管流压力分布计算模型；

（3）了解自喷及气举采油的举升原理。

二、实验原理

在许多情况下，当油井的井口压力高于原油饱和压力时，井筒内流动着的是单相液体。当自喷井的井底压力低于饱和压力时，则整个油管内部都是气-液两相流动。油井生产系统的总压降大部分是用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失，只有当气液两相的流速很高时（如环雾流型），才考虑动能损失。在垂直井筒中，井底压力大部分消耗在克服液柱重力上。在水平井水平段，重力损失也可以忽略。所以，总压降的通式为：

式中：错误!未找到引用源。——重力压降；错误!未找到引用源。——摩擦压降；错误!未找到引用源。——加速压降。

在流动过程中，混合物密度和摩擦力随着气-液体积比、流速及混合物流型而变化。油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。除某些高产量凝析气井和含水气井外，一般油井都不会出现环流和雾流。本实验以空气和水作为实验介质，用阀门控制井筒中的气、水比例并通过仪表测取相应的流量和压力数据，同时可以从透明的有机玻璃管中观察相应的流型。

三、实验设备及材料

仪器与设备：自喷井模拟器，空气压缩机，离心泵，秒表等；

实验介质：空气，水。

设备的流程（如图1所示）

图 1 垂直管流实验设备流程图

四、实验步骤

1.检查自喷井模拟器的阀门开关状态，保证所有阀门都关闭，检查稳压罐的

液位（3/4液位）；

2.打开空气压缩机及供气阀门；

3.打开离心泵向系统供液；

4.打开液路总阀，向稳压罐中供液，控制稳压罐减压阀，保证罐内压力不超

过0.12MPa ；

5.待液面达到罐体3/4高度，关闭液路总阀，轻轻打开气路总阀和气路旁通

阀，向实验管路供气，保证气路压力不大于0.5MPa ，稳压罐压力约为

0.8MPa；

6.轻轻打开液路旁通阀，向系统供液，待液面上升至井口时，可以改变气液

阀门的相对大小，观察井筒中出现的各种流型；

7.慢慢打开液路测试阀门和气路测试阀门，然后关闭气路旁通阀和液路旁通

阀，调节到所需流型，待流型稳定后开始测量；

8.按下流量积算仪清零按钮，同时启动秒表计时，观察井底流压和气体浮子

流量计的示数。当计时到10秒时，记录井底流压、气体流量、液体累计流量和所用时间；

9.改变不同的气液流量，重复步骤7到8记录数据，一般取5组段塞流和5

组泡流数据点。

10. 打开气、液旁通阀，再关闭测试阀，关闭离心泵和空压机，清理实验装

置，实验结束。

注意事项

表1 原始数据记录表

序号

/

wf

P MPa/

t

P MPa/

r

P MPa()

//

g

Q L h/

L

Q L

∑流型

1 0.065 0.017 0.090 450 0.80 9.81 段塞流

2 0.064 0.024 0.090 700 0.78 10.31 段塞流

3 0.049 0.006 0.092 500 0.20 10.3

4 段塞流

4 0.058 0.017 0.092 650 0.16 10.28 段塞流

5 0.042 0.012 0.092 800 0.21 10.28 段塞流

6 0.039 0.006 0.092 750 0.24 10.19 段塞流

7 0.059 0.027 0.092 850 0.13 10.31 段塞流

8 0.034 0.008 0.092 950 0.24 10.34 段塞流计算所需参数：

30

D mm

= 6.0

h m

=3

1.29/

g

kg m

ρ=3

1000/

L

kg m

ρ=0.244/

s

v m s

=

0.072/

mN m

σ=

以第1组数据为例说明数据处理过程：

取

由计算可知：

由以上计算可知满足，即根据奥齐思泽斯基方法计算第1组数据可

得该气液流量下形成的流型为段塞流，实验观察现象也为段塞流，即可验证奥齐思泽斯基方法的正确性。

所有数据计算结果如下表所示：

表2 数据处理结果表

序号

/

g t

q q

t

q

g

q

l

q

t

v'

B

L

B

L

S

L

1 0.605 0.000207 0.000125 0.0000815 0.29

2 -0.997 0.1

3 193.23 6.102

2 0.72 0.00027 0.000194 0.0000757 0.38 -2.47 0.1

3 183.01 9.50

3 0.878 0.0001583 0.000139 0.0000193 0.22

4 -0.146 0.13 83.92 6.785

4 0.921 0.000196 0.000181 0.0000156 0.28 -0.80 0.13 77.36 8.82

5 0.91

6 0.000243 0.000222 0.0000204 0.34 -1.79 0.13 85.92 10.85

6 0.898 0.000232 0.000208 0.0000236 0.33 -1.54 0.13 91.41 10.17

7 0.949 0.000249 0.000236 0.0000126 0.35 -1.94 0.13 72.17 11.53

8 0.919 0.000287 0.000264 0.0000232 0.41 -2.93 0.13 90.81 12.89 结论：所有数据计算结果均与实际观察现象相符合。

六、实验总结

通过本次实验，我们观察了垂直井筒中出现的各种流型，主要观察了段赛流的流型特点，掌握了流型判别方法；验证了垂直井筒多相管流压力分布计算模型--奥齐思泽斯基方法的正确性；了解了自喷及气举采油的举升原理。