1 两相垂直管流实验
竖直大圆管内界面面积浓度分布特性
ｍｅ ｎ ｄ ａ ｔ ｒ（ ｕ ｂ ｅ ｄ ａ ｅ ｅ ） ｗｅ ｅ ｔ ｅ ｂ ａｎ ｄ ｂ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ Ａｎ ｈ ｆｅ ｔｏ ｕ ｅ ｓｚ ｎ Ｉ ａ ｉ ｍｅ ｅ ｂ ｂ ｌ ｉｍ ｔ ｒ ｒ ｈ ｎ ｏ ｔ ｉ ｅ ｙ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ． ｄ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｆ ｔ ｂ ｉｅ ｏ ＡＣ
分别 考虑 了两 精 确 的模 型 。而界 面 面 积 浓 度 （ｎ ｅｆ— ｉｔｒａ
ｃ ｌ ｒａｃ ｎ ｅ ｔａｉｎ ＡＣ 在 两 流 体 模 型 中是 ｉ ｅ ｏ ｃｎ ｒｔ ，Ｉ ） ａａ ｏ 决定 界 面质量 、动量 和 能量传 递量 的关键 参 数 。 目 前 的反 应 堆 安 全 分 析 软 件 ＲＥ ＡＰ 、ＴＲ Ｌ ５ ＡＣ等 采
摘 要 ：采 用 光 纤 探 针 测 量 方 法 对 垂 直 上 升 管 中 空 气 一 两 相 流 动 的 界 面 面 积 浓 度 （ＡＣ 分 布 规 律 进 行 了研 究 。 水 Ｉ ） 实验 选 用 圆管 直 径 为 ｉ０ｒｍ 和 ５ ｍ （ 别 属 于大 管 径 和 过 渡 管 径 范 围） 气 相 、液 相 表 观 速 度 的 范 围 分 别 为 ０ ａ ０ｒ ｎ 分 。 ０ ０ ～１ ０ｒ ｓ１ Ｏ １０ｒ ｓ 。 ． １ ． ｎ・ － 和 ～ ． ｎ・ ＿ 。首 先 通 过 高 速 摄 影 获取 的影 像 数 据 对 光 纤 探 针 法 的 测 量 精 度进 行评 价 ，并 在 此 基 础 上 对 光 纤 测 量 方 法 进 行 了标 定 ，然 后 利 用 实 验 获 得 了 Ｉ Ｃ、索 特 平 均 直 径 （ 泡 直 径 ） 径 向分 布 情 况 。 Ａ 气 通过 对 比 分析 两 个 圆管 管 内 Ｉ Ｃ、气 泡 直 径 分 布 特 点 ，得 到 了管 径 的 尺 度 效 应 对 Ｉ Ａ ＡＣ及 气 泡 行 为 的 影 响 规 律 。 利用 获得 的 Ｉ Ｃ数 据 ，对 几 类 Ｉ Ａ ＡＣ计 算 模 型 进 行 了评 价 ，并基 于 Ｈｉｉｉ ｓｉ模 型 ，通 过实 验 数 据 拟 合 ，得 到 了 ｂｋ－ ｈｉ Ｉ
垂直管流实验实验报告
垂直管流实验实验报告实验报告一、实验目的本实验旨在通过进行垂直管流实验，探究液体在垂直管道中的流动特性，深入了解液体在管道中的流动规律。
二、实验仪器和材料1.垂直管流装置：包括垂直管、流量计、水泵等。
2.温度计：用于测量液体的温度。
3.尺子和卡尺：用于测量实验装置的尺寸。
三、实验原理垂直管流实验主要是通过将液体从顶部注入垂直管道中，通过重力和压力推动液体向下流动，以观察和研究液体在管道中的流动情况。
在实验进行过程中，可以通过测量液体的流量、速度和压力等参数来研究液体在管道中的运动规律。
四、实验步骤1.准备工作：检查实验装置和仪器，确保其完好无损，然后根据实验要求调整流量控制阀和压力控制阀的开度。
2.测量液体的物理性质：首先需要测量液体的密度和粘度等物理性质，并记录下来。
3.实验装置准备：按照实验要求，调整垂直管的高度和直径，并将流量计、水泵等连接好。
4.实验操作：将液体注入垂直管道的顶部，并打开水泵，让液体顺势流入管道中。
5.数据记录：记录实验过程中相关的参数，如液体的流量、速度和压力等。
6.实验结束：关闭水泵，停止液体的注入，并将实验装置和仪器进行清洗。
五、实验结果与分析在实验过程中，测得了液体的流量、速度和压力等参数，并按照实验要求进行了记录。
根据实验数据，可以进行相关的计算和分析，以得出液体在垂直管道中流动时的特性和规律。
六、实验误差分析在实际实验中，可能会存在一些误差，如人为操作误差、仪器误差等，这些误差可能会对实验结果造成一定的影响。
为了提高实验结果的准确性，可以进行多次实验并取平均值，同时要注意实验中的操作规范和仪器的使用方法。
七、实验结论通过进行垂直管流实验，我们可以得出液体在垂直管道中流动时的特性和规律。
实验结果与理论分析相符，证明了液体在管道中流动遵循一定的规律，为进一步研究液体流动提供了实验依据。
八、实验心得通过本次实验，我深入了解了液体在管道中的流动规律，掌握了实验操作的技巧，并学会了如何记录和分析实验数据。
两相流_第2章_两相流的流型和流型图
弹状流
3.乳沫状流(搅混流）
(1)特征 1)破碎的气泡形状不规则，有
许多小气泡夹杂在液相中； 2)贴壁液膜发生上下交替运动，
从而使得流动具有震荡性。 (2)出现范围
它是一种过渡流，一般出现在 大口径管中，小口径的管中观察不 到。
乳沫状流
4.环状流
(1)特征
1)贴壁液膜呈环形向上流动； 2)管子中部为夹带水滴的气柱； 3)液膜和气流核心之间存在波动界面。
(3)高液相流速下，液相紊流应力起着离散气相，阻碍气 泡聚合的作用，当紊流应力作用大于气泡受到的浮力时，将 阻止泡状流向弹状流的转变.
2. 水平管中分层流动的出现范围
(1)气相速度高，使分层面出现波浪，形成弹状流。消除 分层流动的蒸汽界限速度如下式表示：
W '' j
0.38
d 0.5
' ''
0.5
简 主适 发 易 导用 展 性 性性 性 原 原原 原 则 则则 则
竖直不加热管中的流型图片
水平不加热管中的流型图片来自2.9 管内淹没和流向反转过程的流型
一.气液两相逆向流动的两种极限现象
淹没（液泛）、流向反转（回流）
二.淹没和流向反转现象
1.气体流量由零开始增加
注水器
液体
底桶
气体
A
淹没过程实验现象
现在 0；.3 高压情况下， 较大仍为泡状流， P
泡状流
2.弹状流
(1)特征
1)大气泡与大液块交替出现，头部呈球 形，尾部扁平，形如炮弹；
2)气弹间液块向上流动，夹有小气泡； 3)气弹与管壁间液层缓慢向下流动。 (2)出现范围 1)低压、低流速, ， 0低.3压时气泡长 度可达1m以上； 2) P ,不 能 形成大气泡，当P>10MPa 时，弹状流消失； 3)出现在泡-环过渡区。
延大采油工程实验指导01垂直管流实验
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。
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：△p h—重心压力；△p r—摩擦压降；△p a—加速压降在流动过程中，混合物密度和摩擦力沿程随气-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。
1．仪器与设备：自喷井模拟器，空气压缩机，离心泵，秒表等；2．实验介质：空气，水；3．设备的流程（如图 1 所示），教师讲解实验操作注意事项（如图2 所示）。
图 1 垂直管流实验设备流程图1.打开仪器面板上的电源开关，开启空气压缩机以产生工作气源（详细见空压机使用说明书），打开空压机上的出口阀门，根据实验要求调解“压力调节”（顺时针旋转为增大）旋钮，调到合适的工作压力。
2.打开“水箱供水”开关，给恒位水箱供水，当水在模拟井筒流出时，供水完毕关闭“水箱供水”，打开“供液”开关，此时将向恒位水箱和模拟井筒供水。
恒位水箱供水系统采用循环使用的方式（节约用水）水位维持在恒定位置。
3.待水位上升到标定高度不在上升后，打开“供气”开关，此时可通过调解“流量调节”旋钮控制气体流量（顺时针为增大逆时针为减小）来观察模拟井筒内的流态变化。
垂直管内两相流流型的实验研究
垂直管内两相流流型的实验研究作者：韩悦李梦杰来源：《当代化工》2016年第08期摘要：为正确预测气井井筒气液两相流动规律，在多相流实验平台上开展了不同管径（28、60 mm）和不同压力（0.10、0.50 MPa）下空气/水两相流流型实验，利用高速摄像机再现了泡状流、段塞流、搅动流和环状流的流型结构和过渡现象，绘制了实验流型图，对比了管径、压力对流型过渡的影响以及分析了环状流形成与液滴夹带的关系，在气液两相流实验的基础上，以环状流形成过程为例，从流型的物理现象着手，对环状流形成的机理进行了定义和数学建模，从而建立了产液气井两相流流型转变组合机理模型。
将该组合机理模型和不同管径、不同压力下的实验结果进行对比，发现新模型均能正确预测各流型间的转变条件，具有一定的通用性。
关键词：两相流；流型；物理现象；实验；预测中图分类号：TQ 000 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）08-1697-04Abstract： In order to correctly predict the flowing law of gas liquid two-phase flow in gas wells， the flow pattern and liquid membrane separation experiments of gas/water two-phase flow were carried out on the experimental platform of multi-phase flow in different pipe diameters（28，60 mm） under different pressures（0.10， 0.50 MPa），the flow pattern and transition phenomena of bubble flow， slug flow， stirring flow and annular flow were reproduced by high speed camera，the flow pattern map of the experiment was plotted， and the influence of tube diameter and pressure on the flow pattern transition was contrasted， and the relationship between annular flow formation and droplet entrainment was analyzed； On the basis of the experiment of gas liquid two phase flow， taking the annular flow formation process as an example， from the physical phenomenon of the flow pattern， the annular flow formation mechanism was defined and the mathematical model was established， therefore the comprehensive mechanism model of the two-phase flow pattern transition in liquid gas wells was established. Compared with the experimental results of different diameters and pressures，it’s found that the new model can correctly predict the changing conditions of different flow patterns and has a certain generality.Key words： two phase flow； flow pattern； physical phenomenon； experiment； prediction目前，国内外许多气田都已进入生产中后期，绝大部分气井都存在不同程度的产液现象，由产液带来的井底回压增加、井筒气液滑脱加剧、气井难以稳产的问题日益突出[1-3]。
两相流3
• 在垂直受热管中产生蒸汽而形成两相混 合物的情况是一个重要的特例。 • 在受热时的流型与同样局部流动条件下 不受热时的流型是不同的。产生这种变 化的原因一是热力平衡遭到破坏，同时 在管内存在着径向温差；二是整个管道 的局部流体的动力平衡遭到破坏。
2013-7-22
sgdwdg20129872157间歇流转变为分散气泡流的判别准则管内气体的浮力使气体有浓集于管顶的趋势即呈间歇流型液体的紊流脉动又使液体将气团分散成小气泡与液体混合生成分散气泡流的趋dldp20129873157威斯曼利用较广泛的试验数据提出了两幅适用于水平及垂直上升管的通用流由于从一种流型转变为另一种流型要有一个转变过程而并非突变故在流型图上不用线条来表示分界而使用一个条带来表示不同流型的过渡区
2013-7-22
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• 图中还表示出液体达到饱和温度(x=0)及 液体全部蒸发(x=1)的有代表性的位臵。 由图可见，汽泡是在主流温度达到饱和温 度之前就形成的，这一效应是因为液体中 径向温度分布的结果，它使得在液体平均 温度达到饱和温度之前，壁面上就达到了 产生汽泡的条件，这种情况称之为欠热沸 腾或过冷沸腾。
2013-7-22 8/157
• 两相流的压降及不稳定性研究，更和流 型密不可分。 • 流型取决于气泡份额和相分布，流型不 同，对压降起主要作用的因素也不同， 因而计算压降的公式有差别。 • 流型转变还会引起流动不稳定性。
2013-7-22
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• 有些研究者认为影响流型的工艺参数和影 响管路压降的工艺参数相同。他们在利用 实验数据回归两相流工艺计算相关式时， 并不考虑流型。但这并不说明流型研究的 不重要。 • 新近的研究表明：根据不同流型建立不同 的物理模型而得到的工艺计算方法，比不 考虑流型的纯经验方法，其计算结果更为 准确和实用。
采油工程(成都理工大学)教学大纲.doc
教学大纲※〈前言〉《采汕工程》课程是石油工程类专业的主干专业课程。
是建立在汕层物理、汕藏工程、渗流力学等课程的基础上，对油1+1采油方式、工艺原理、工艺过程及技术的综合研究，同时还对油出常规增产措施迹行研究。
通过《采油工程》课程的学习，使学生了解采油中的基本过程、油气井筒流动的工艺过程，掌握采油物理原理，対采油生产的实际应用有一定的分析、解决问题能力。
木课程建立在油层物理、油藏工程、渗流力学等课程的基础上，在内容上冇一定的联系。
后续课程有储层改造、提高采汕率、完井工程等。
※〈教学内容〉《采汕工程》讲授白喷井、抽汕井、注水井等的结构及原理，齐类生产井、注水井的工艺流程以及日常管理等知识；油水井的增产原理等。
本课程的重点在每一章、节的基本方法和基木原理及基本公式的掌握，而难点往往在工艺措施，不能在课堂体现，力求通过实验和实习來进行弥补。
另外，难点述在体现每一过程的理论及方法的实际应川。
深度主耍体现在对现场新工艺的跟踪和讲解，广度在于对新工艺、新措施的剖析后，如何具体应用。
教学目的：了解课程和学科概况及上课要求。
教学重点和难点：重点采油工程的发展历史和技术现状。
主要教学内容及要求：介绍采油工程的发展历史和技术现状，并对课程的主要讲授内容作介绍。
第一章油井基本流动规律教学目的：油井生产系统流动过程的动态规律。
教学重点和难点：气液垂直管两相流动；主要教学内容及要求：常握垂直井和水平井单相油流产能预测理论和方法，正确计算绘制日前和未来溶解气驱油井及产水情况下的流入动态||||线，综合分析射孔和砾石充填完井方式对油井流入动态的影响；了解汕-气混合物在垂直管中的流动规律，介绍井筒垂直管中的流动规律及数学方程。
掌握汕嘴节流基本理论和动态规律。
第二章自喷和气举教学目的：H喷井井筒流动动态；气举原理教学重点和难点：节点分析；气举启动主要教学内容及要求：自喷井的协调及系统分析，通过地层与井筒、井筒与井口、井口与地面管线等的协调关系，对自喷井的生产系统做分析；自喷井管理及分层开采，了解白喷井管理内容，掌握分层开采原理; 气举，通过气举中启动压力确定、气举凡尔选择等，介绍气举的一般问题。
2001级《采油工程》标准答案
2001级《采 油 工 程》 期 末 考 试 （标准答案）一、名词解释（10×2分=20分）1 采油指数：是指单位压差下的油井产量，反映了油层性质、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量的关系。
2 气举采油：是指人为地从地面将高压气体注入停喷（间喷或自喷能力差）的油井中，以降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），利用气体的能量举升液体的人工举升方法。
3 吸水指数：表示注水井在单位井底压差下的日注水量。
4 沉没度：泵下入动液面以下深度谓之。
5 原油的密闭集输：在原油的集输过程中，原油所经过的整个系统（从井口经管线到油罐等）都是密闭的，即不与大气接触。
6 滤失系数：压裂液在每√1分钟内通过裂缝壁面1米3面积的滤失量，米3/米2.√分。
7 滑脱现象：气液混流时，由于气相密度明显小于液相密度，在上升流动中，轻质气相其运动速度会快于重质液相，这种由于两相间物性差异所产生的气相超越液相流动称为滑脱现象。
8 酸液有效作用距离：当酸液浓度降低到一定程度后(一般为初始浓度的10％)，酸液变为残酸。
酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离称为酸液的有效作用距离。
二、绘图题（3×2分=6分）1、用图示意典型的油井IPR 曲线。
2、用图示意有气体影响和充不满影响的示功图。
图1-1 典型的油井IPR 曲线q ma3、用图示意酸浓度对酸—岩反应速度的影响。
三、简述题（6×51 简述气液两相垂直管流压力梯度方程的求解步骤（任选一种）。
要点：以按深度迭代为例（1）、已知任一点（井口或井底）的压力o P 作为起点，任选一个合适的压力降P ∆作为计算压力的间隔。
（2）、估计一个对应于P ∆的深度增量估h ∆，以便根据温度梯度估算该段下端的温度T1。
（3）、计算出该管段的平均温度T 及平均压力P ，并确定该T 和P 下全部流体性质参数（溶解油气比R ，原油体积系数Bo ，油、气、混合物粘度，气体密度ρg ，及表面张力σ等）。
第二章(第一次课) 两相流动流型
第一课 两相流流型分类
尚智 上海交通大学 核工系
一、绝热通道
搅拌流（搅乳流）
搅拌流：在弹状流动下，随 着含气率或气相流量进一步 增加，气泡发生破裂，在较 大的流道里常会出现液相以 不定型的形状作上下振荡， 呈搅拌状态。在小尺寸流道 中则不一定发生这类搅拌流 动，而可能会发生弹状流向 环状流的直接平稳过渡。
环状流
环状流：当含气率更大时，气相 汇合成为气芯在流道芯部流动， 而液相则沿流道壁面成为一个流 动的液环，呈膜状流动，故名之 环状流。实际上，呈现纯环状流 型的参数范围很窄，通常是呈环 状弥散流状态，即通常总有一些 液体被夹带，以小液滴形式处于 气芯中。
水平管道内加热流动的流型
水平受热流道在承受低热负荷均匀加热时的
典型流型变迁。其流型变化过程与垂直受热 流动流型大致相同。由于受重力作用，导致 气相分布的不对称，出现了层状流动。相分 布的不对称与流体受热还导致波状层状流区， 流道顶部会发生间断性再湿润与干涸。在环 状流区，顶部会出现逐渐扩大的干涸区。
弹状流
弹状流：当气相流速增加到大于波速时，在气液分 界面处的波浪被激起而与流道上部壁面接触，并呈 现以高速沿流道向前推进的弹状块而形成类似冲击 波的轻型，这就形成弹状流型。它与塞状流的差别 在于气弹上部没有水膜，只是在气弹前后被涌起的 波浪使上部管壁周期性地受到湿润。
环状流
环状流：如果继续增大气相速度，液体将会被挤向 周围的管壁面，而形成环绕管周的一层液膜沿管壁 流动。而气相则在管子中心流动，称为气芯。这样 的流型称为环状流。通常总有一些液体以小液滴形 式被气芯夹带。由于重力作用，流道下部的液膜较 上部为厚。
多相管流-第三章垂直气液两相管流计算1
第三章 垂直气液两相管流压力梯度计算模型及方法垂直气液两相管流压力梯度计算模型及方法•3.13.1流动模型流动模型•3.23.2压力分布计算方法压力分布计算方法•3.33.3垂直气液两相管流压力梯度计算模型及垂直气液两相管流压力梯度计算模型及方法•3.43.4水平或倾斜管中气液两相流动计算模型水平或倾斜管中气液两相流动计算模型及方法•3.53.5水平管中气体和非牛顿液体的两相流动水平管中气体和非牛顿液体的两相流动主要内容第一节流动型态流动型态的划分方法：两类第一类划分方法：根据两相介质分布的外形划分泡状流、弹状流或团状流、（层状流、波状流）、段塞流或冲击流、环状流、雾状流第二类划分方法：按流动的数学模型或流体的分散程度划分分散流、间歇流、分离流分散流、间歇流、分离流2010-3-263垂直气液两相流流型水平气液两相流流型两种分类方法比较第一类划分方法较为直观第二类划分方法便于进行数学处理第一类划分方法•泡状流•弹状流或团状流•层状流•波状流•段塞流或冲击流•环状流•雾状流第二类划分方法•分散流•间歇流•分离流•分离流•间歇流•分离流•分散流两类划分结果的对应关系2010-3-264垂直环空两相流型第二节 压力分布计算方法第二节•由于多相管流中每相流体影响流动的物理参数（密度、粘度等）及混合物密度和流速都随压力和温度而变，沿程压力梯度并不是常数。
因此，多相管流压降需要分段计算，并要预先求得相应段的流体性质参数。
然而，这些参数又是压力和温度的函数，压力却又是计算中需要求得的未知数。
所以，多相管流通常采用迭代法进行计算。
一、常用两相流压降计算方法•早期均匀流方法（总摩阻系数法）1952 Poettmann 1952 Poettmann——Carpenter 80 80’’s 陈家琅 λ'~(N Re )2•经验相关式1963 Duns--Ros 无因次化处理 N vL 、Nvg 、N D 、N L 1965 Hagedorm--Brow 现场实验 1967 Orkiiszewski 流型组合 1973 Beggs--Brill 倾斜管实验1985 Mukherijee--Brill 改进实验条件•现代机理模型SPE20630等考虑具体流型的物理现象第二节第二节压力分布计算方法段塞流示意图环状流示意图2010-3-2682010-3-26当 单相液流， H L 、ρm 、f m 随两相流流型变化b P P ≥二、两相管流压降计算根据地面条件应用关系式计算井底流压1 输入数据油管数据：管长L 、管径D 、井斜角θ、粗糙度e 油气井产量：油气水日产量Q O 、Q SC 、Q W或Q L 、f w 、GOR P (GLR P ) QQ W = f w Q L Q O = Q L - Q wQ SC = GOR P Q O 或 Q SC = GLR P Q L 边界条件：井口压力P wh 、井口温度T wh 、地温梯度g t 考虑井温线性分布 T(Z)=T wh +g t Z 油气水相对密度γo 、γg、γw第二节第二节压力分布计算方法2 输入数据单位处理常用单位 统一单位Q —m 3/d q —m 3/s μ—Pa.s P —MPap —Pa V Pa V——m/s D —mm d mm d——m T m T——℃ T T——K 第二节第二节压力分布计算方法3 输入流体物性资料气：拟临界压力、温度 Pc ， Tc偏差系数 Zg(Pr, Tr)粘度μg油：μo ， 溶解油气比 Rs体积系数 Bo ， 油气界面张力σo水：μw ，σw ，B w第二节第二节压力分布计算方法),(223004hk p h z F k ++=第二节第二节压力分布计算方法龙格库塔数值解法•压力梯度函数F(Z，P)计算步骤(1) Z处流动温度 T(Z)=T0+g t Z(2) 计算T、P条件下的有关物性(3) 气液体积流量 q g，q L(4) 气液表观流速V sg、V sL和V m(5) 计算λL、μL、ρns、μns(6) 无因次量N Rens、N L、N gV、N LV、N gvsM(7) 计算H L、ρm(8) 判别流型，计算f m(9) 计算F(Z，P)•2、迭代计算第二节第二节压力分布计算方法误差又能提高计算速度。
垂直管流实验
垂直管流实验一、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：—重力压降；—摩擦压降；—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。
垂直管流实验报告2024
垂直管流实验报告2024垂直管流实验报告2024【实验目的】1.研究和掌握垂直管内气液两相流的特性；2.总结不同操作条件下流型的转变规律。
【实验仪器】【实验原理】垂直管内气液两相流是指在垂直管中，液相与气相同时通过的流动；两相之间存在流型转变的现象。
根据不同的工况条件，垂直管内气液两相流可以形成数种流动的模式，主要有泡状流、宽泡状流、液膜流和金属鼓泡流等。
【实验过程】1.开启实验装置，进行预热和准备工作；2.调节流量计，测量并记录气体和液体的流量；3.调整气体和液体的流量，观察不同流型的转变情况；4.记录不同工况下的压力和温度数据；5.结束实验，关闭设备。
【实验结果】在实验过程中，我们记录下了不同工况下的气体流量、液体流量、压力和温度等数据，并进行了整理。
通过对数据的分析，我们得出以下结论：1.泡状流是最常见的流型，气体和液体以泡泡的形式交替出现；2.随着气体流量的增加，泡状流转变为宽泡状流；3.随着液体流量的增加，泡状流转变为液膜流；4.在一定的气体流量和液体流量下，金属鼓泡流出现。
【实验分析】根据实验结果，可以看出，在不同的气体流量和液体流量条件下，垂直管内气液两相流会发生不同的流型转变。
流型的转变与气体流量、液体流量、压力和温度等因素有关。
更准确的模型和参数需要进一步的实验研究。
【实验总结】通过本次实验，我们进一步了解了垂直管内气液两相流的特性和流型转变规律。
同时，我们也学会了如何操作和调节实验装置，以及如何进行数据采集和分析。
实验的结果可为相关领域的工程设计和研究提供参考。
总体而言，本次实验顺利完成，达到了预期的实验目的。
但在实验中仍有一些不足之处，如实验过程中一些参数的测量可能存在误差，需要进一步改进。
此外，如果有更多的实验数据和样本，对于研究气液两相流的特性和流型转变规律将有更深入的理解。
气液两相流实验实验1垂直上升管中气液两相流特性实验
气液两相流实验实验1 垂直上升管中气液两相流特性实验一、实验目的1. 在大型电站锅炉中垂直布置的锅炉水冷壁管被广泛应用，本实验将模拟其两相流现象和水动力特性；2. 通过观察垂直上升管中气液两相流的流型，进一步加深了解垂直上升管中气液两相流型的特点；3. 对垂直上升管中气液两相流的压力降有比较直观的认识，并掌握垂直上升管中气液两相流的压力降的计算方法。
二、实验仪器仪器名称型号参数范围水泵FS40 11m3/h气泵HG-1100 180m3/h电磁流量计DXLD-25 0.53-21m3/h转子气体流量计LZB-4 0-400L/h转子气体流量计LZB-15 0-4m3/h转子气体流量计LZB-25 0-50m3/h三、实验原理图1 水箱2 空气压缩机3 磁力泵4 转子流量计 5电磁流量计 6 气液混合器7 减压阀 8 调节阀 9截止阀 10球阀 11 水集箱 12 针阀 13 过滤器四、实验任务1.观察垂直上升管中气液两相流的流型：(1)打开系统电源，使气体、液体流量计预热2分钟；然后打开采集程序，记下采集程序上显示的气路和水路温度（根据此温度查出水和空气的密度）；(2)打开磁力泵，将主路的调节阀开度调小和旁路的调节阀开度调大,同时将垂直上升管实验段水路的球阀开启，使水缓慢地流过实验段，直到取压管内大体上充满水为止；(3)关闭磁力泵和水路的球阀,打开空气压缩机和气路的球阀,将50-500L/min转子流量计一路的针阀开启，调节针阀开度,使转子气体流量计所测得的体积流量保持在300L/min；打开磁力泵，调节主路和旁路的调节阀开度,将主路阀门开度达到最小，旁路阀门开度达到最大。
按下表调节气量和水量，观察并记录垂直上升管中气液两相流的流型的变化；水流量（L/min）0.6-1.6（96L/h，LZB-10）0.7-1.4空气（L/min）160-220(13.2m3/h,LZB-25) 18-36流型环状流块状流水流量（L/min）0.65-1.5 3.6-5.6空气（L/min）5-158.6-15.6流型弹状流泡状流（4）实验完毕时，先关闭磁力泵，然后关闭实验段水路的球阀，再关闭气路的球阀，最后关闭空气压缩机同时关闭气路的针阀。
《垂直管流实验》实验报告
《垂直管流实验》实验报告一、实验目的垂直管流实验是研究流体在垂直管道中流动特性的重要实验。
通过本次实验，旨在达到以下几个目的：1、了解垂直管流中压力、流量和流体性质之间的关系。
2、掌握测量压力、流量等参数的方法和仪器使用。
3、观察垂直管流中的流动现象，如层流、湍流等，并分析其形成条件。
4、通过实验数据的处理和分析，验证相关的理论公式，并加深对流体力学原理的理解。
二、实验原理在垂直管流中，流体受到重力和管壁摩擦力的作用。
根据伯努利方程和流体力学的基本原理，压力、流速和位置高度之间存在一定的关系。
当流体处于稳定流动状态时，流量 Q 可以通过测量管道截面的面积A 和流速 v 来计算，即 Q ＝ A × v 。
压力可以通过压力传感器进行测量。
在层流状态下，流体的阻力与流速成正比；而在湍流状态下，阻力与流速的平方成正比。
通过改变流量和流体性质，可以观察到不同的流动状态，并分析其阻力特性。
三、实验设备本次实验所用的主要设备包括：1、垂直透明管道：用于观察流体的流动状态。
2、压力传感器：测量管道不同位置的压力。
3、流量计：测量流体的流量。
4、储液罐：提供实验所需的流体。
5、泵：驱动流体在管道中流动。
6、数据采集系统：记录压力和流量等数据。
四、实验步骤1、检查实验设备是否完好，连接线路是否正确。
2、将实验流体（如水）注入储液罐中。
3、启动泵，调节流量控制阀，使流体在垂直管道中以较小的流量稳定流动。
4、同时记录不同位置的压力和流量数据。
5、逐步增大流量，重复测量压力和流量，并观察流动状态的变化。
6、改变流体的性质（如粘度），重复上述实验步骤。
7、实验结束后，关闭泵和相关仪器，清理实验设备。
五、实验数据记录与处理实验中记录了不同流量下管道不同位置的压力值，以及对应的流量值。
以下是一组典型的数据示例：｜流量（L/min）｜位置 1 压力（Pa）｜位置 2 压力（Pa）｜位置 3 压力（Pa）｜｜｜｜｜｜｜1|100|80|60|｜2|150|120|90|｜3|200|160|120|根据实验数据，可以绘制压力与流量的关系曲线。
薄膜蒸发实验、吸收实验
流量计处CO2的体积流量（m3／h）
5
空气转子流量计读数（m3／h）
6
水转子流量计读数(l/h)
7
中和CO2用Ba(OH)2的浓度Ｍ（mol／l）
8
中和CO2用Ba(OH)2的体积（ml）
9
滴定用盐酸的浓度Ｍ（mol／l）
10
滴定塔底吸收液用盐酸的体积（ｍl）
11
滴定空白液用盐酸的体积（ｍl）
12
3.测量填料塔在喷淋量下填料层(△P／Z)～u关系曲线：
启动解吸液体水泵P3，打开解吸液流量计F4下流量调节阀调节其流量为350 l／h（水流量大小可因设备调整），采用上面相同步骤调节空气流量，空气流量从小到大进行调节，稳定后分别读取并记录填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处所显示的空气温度，操作中随时注意观察塔内现象，一旦出现液泛，立即记下对应空气转子流量计读数。根据实验数据在对数坐标纸上标出液体喷淋量为400 l／h时的（△P／z）～u关系曲线（见图2A），并在图上确定液泛气速，与观察到的液泛气速相比较是否吻合。
单位高度填料层压强降
（Pa/m）
空气转子流量计读数（m3/h）
空塔气速
（m/s）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
表四：实验装置填料吸收塔传质实验技术数据表：
被吸收的气体:空气+CO2混合气体;吸收剂:水;塔内径:100ｍｍ
序号
1
2
1
填料种类
不锈钢鲍尔环
2
填料层高度(m)
1.30
1.30
3
CO2转子流量计读数（m3／h）
4.二氧化碳吸收传质系数测定：
（1）启动吸收液水泵P2将液体经流量计F3计量后进入吸收塔中，流量为210（l／h）左右，启动解吸液水泵P3向解吸塔输送液体，进入解吸塔流量应与进入吸收塔的液体相同。开启风机6对解吸塔液体进行解吸。
垂直管中气液两相气泡流的流动规律
垂直管中气液两相气泡流的流动规律流体在管道中的流动状态可分为两种类型。
当流体在管中流动时，若其质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点之间互不混合。
因此，充满整个管的流体就如一层一层的同心圆筒在平行地流动，这种流动状态称为层流(laminarflow)或滞流(viscousflow)。
当流体在管道中流动时，流体质点除了沿着管道向前流动外，各质点的运动速度在大小和方向上都有时发生变化，于是质点间彼此碰撞并互相混合，这种流动状态称为湍流(turbulentflow)或紊流。
流型又称流态，即流体流动的形式或结构,两相流中相间界面的形状和分布状况，就构成了不同的两相流流型。
两相间存在的随机可变的相界面致使两相流动形式多种多样，十分复杂。
流型是影响两相流压力损失和传热特性的重要因素。
对两相流各种参数准确测量也往往依赖于对流型的了解。
流型的研究已有数十年的历史，但流型的分类尚未统一，甚至同一名称的流型在定义上也不一致。
气液两相流的流型划分。
传统的流动结构判别方法主要有两类采用实验方法作出流型图，采用可视化方法、射线衰减法、接触式探针法等；根据对流型转变机理得到转变关系式，利用现场的流动参数来确定具体的流型。
正确预测判别多相流的流动结构是困难的：理论上一个多相流系统的流动结构有无穷多个影响多相流流动结构的因素多且复杂研究现状：已进行了大量的测量、观察和分析研究工作，至今只有在两相流领域中得出了一些应用范围有限的流动结构判别图及相应的流型判别式，可以粗略地判别管道中两相流体的流动结构。
无论是流型图还是流型判别式都需依靠实验确定出流型转变条件，而且这些转变条件都是针对一定的流道，在一定的介质参数下，进行直接观察实验，用目测或摄影(高速摄影、高速闪光摄像等)来区分流型。
目测与摄影都带有主观因素，缺乏客观判断，尤其是在流型转变区域，更难分辨。
流型研究主要采用技术：对于不透明管道，采用高速x射线CT法，中子射线照相法(NeutronRa—diography)、加速器产生的阳极射线法，NMR(NuclearMagneticResonance，核磁共振)法。
基于声发射技术的垂直管气液两相流动检测方法
Ｆｌ ｏ ｗ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｃ ｏ ｕｓ ｔ ｉ ｃ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇａ ｓ － ｌ ｉ ｑｕｉ ｄ ｔ ｗｏ － ｐｈａ ｓ ｅ ｌｏ ｆ ｗ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐｉ ｐｅ
的流型特 征参数可 以反 映出典型流型下 的动力学特征 。垂 直管道 中，泡 状流、弹状流 、环状流 以及 过渡状态 下 的乳沫状 流在时域和频 域信号 中有着 明显区别小 波 能量和小波包 分解后 的信 息熵 的值 也存 在较大 的差异性 ， 从 另一角度验证 了在不 同流 型下两相流体在 管道 内部不 同的运动状态 ，利 用模式识别 的思想 ，对垂 直管 ４种典 型 流型进行 了流 型识别 ，取得 了较好的效果 ，研 究结果表 明声 发射技术可 以作 为一种技术 手段用于 气液两相流流 动的检测 。 关键词：声发射 ；多相流 ；信息熵 ；流型识别 ；测量
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两相垂直管流实验
气举井及绝大多数自喷井的油管中流动的都是油—气或油—气—水三相混合物。
对采油来说，油、气、水混合物在油管中的流动规律——多相垂直管流理论是研究自喷井、气举井生产规律的基本理论。
在许多情况下，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。
它不仅关系到油井能否自喷，而且决定着用自喷和气举方法可能获得的最大产量。
为了掌握油井生产规律及合理地控制和调节油井工作方式，必须熟悉气—液混合物在油管中的流动规律。
在油气田开发过程中，为了充分利用天然资源和取得好的经济效果，或者要进行油气田动态分析，拟订油气田的增产及提高油气田采收率，高速度、高水平地开发油气就必须深入细致地研究地层—油管—油嘴生产衔接与协调，研究多相流在井筒中的流态变化。
使生产井的工作制度同地层变化了的情况协调起来，只有通过各个生产井的各种变化并把它们综合起来进行分析，才能为整个油气田动态分析提供准确的资料和依据，并对各个注采井提出有效的工艺措施，不断完善开发方案，改善油气田开发效果。
该实验就是研究气、液两相在垂直井筒中的流态变化及观察模拟井筒气体膨胀能参与举升液体的现象，抓住观察到的现象综合分析，并对所作的气量与液量的关系曲线作出解释。
一、实验原理
在多相垂直管流中，沿井筒自下而上随着压力不断降低，气体则不断从液体中分离出来，以及压力降低气相体积流量逐渐变大。
随着液气流沿井筒上升，压力逐渐降低气体随之膨胀，不断释放出气体弹性膨胀能量，该能量要参与举升液体，膨胀能的大小与气量多少、压力变化范围有关。
该实验是研究液气两相在模拟垂直井筒中的流动变化。
也是利用气体膨胀能量来举升液体的实验，它依靠两种作用：一种是气体作用于液体上，垂直地顶推液体上升；另一种是靠气体与液体之间的摩擦作用，气体携带液体上升。
其能量来源除压能外，气体膨胀能是个很重要的方面。
因在管径不变的油管中，举升一定的油量，则单位管长上所消耗的总压头，是随着气量的不同而变化的，而只有在某一气量下，举升一定气量的液体所必须消耗的压头最小。
该实验是以Φ32的有机玻璃管来模拟实际油管，并采用恒位水箱保持井筒静水压头不变，也就是在一定直径的垂直管中保持静水压头不变，利用气体的膨胀能来举升液体。
由于压头不变，所以管鞋压力P1=C（常数），其气举垂直管的管口压力P2=1at。
因此，气举管压差为P1-P2=C，既保持位常数。
换言之，气举管所具有的举液能量是一个常数。
因此，v/q不同，混合物的流态是变化的。
这里所讲的流态，即气液两相在垂直管中的流动结构或者说是流动形态，是指气液两相流动过程中其分布状态。
在液体延井筒流动的过程中，压力随之逐渐降低，气体从液体中分离出来的数量愈来愈多，其体积愈来愈大，随着气体和流速的增加，垂直井筒中可能出现多种流态。
最常见的一种流态划分有：纯液流、泡流、段塞流、环流（又称过渡流）、雾流。
（见图1—1所示）
1、纯液流
当井口压力Pwh大于饱和压力Pb时，液体沿井筒上升到井口是靠井底压力（即静水压头）的作用，此时只有纯液体在管内流动。
见图1—1（a）。
但事实上，一般油井井口压力Pwh都是小于饱和压力Pb的。
2、泡流
一般情况下，当井底压力Pwf稍低于饱和压力Pb，或者当井底压力Pwf高于饱和压力Pb，而在井筒内压力低于饱和压力的断面上，连续的液体相中包含分散的气泡（即自由气），但由于气量并不多，而且又是处于高压下，所以多半是以气泡状存在液相中，由于气体比液体轻得多，气泡所占垂直管断面的比值也很小，流速也不大，所以气泡很容易从液体中滑脱而过。
因此，滑脱损失比较大，因流速不大，故摩擦阻力小。
见图1—1（b）。
3、段塞流
混合物继续上升，压力逐渐下降，气体进一步膨胀小气泡合并成大气泡直到能占据整个垂直管断面时，垂直管中将形成一段液体一段气的段柱状结构，这时气体托着液体上升，气体的膨胀作用能得到很好的发挥，对液相有很大的举升力。
这种流态是自喷井中的主要流动结构。
但是这种气柱只能象一个漏活塞一样，一边采油，一边油还要漏下来，
不可能将其上面的液体全部举出去，这也是滑脱损失，但比泡流小得多。
摩擦损失因流速增大面增加，见图1—1（c）。
4、环流(又称过渡流)
混合物沿井筒继续上升，随着压力的降低，气量再度增加并不断膨胀，气体的柱塞不断加长，逐渐从井筒中央突破，形成中心为连续气流，而四周管壁为环状液流。
此时，气流上升的速度增大，气体靠它与液体之间的摩擦携带着液体上升。
在该流态时，气体携带液体的能力仍很高，滑脱损失降低，摩擦损失因流速上升而增大。
见图1—1（d）。
5、雾状流
当压力再度下降，气量继续增加。
中心气柱将完全占据井筒断面，此时液流以极细的液滴分散于气柱中，即气相为连续相，而液相为分散相，气体的膨胀能表现为以很高的流速将液体携带到地面。
见图1—1（e）。
这种流态时，摩擦损失很大，滑脱损失因二者相对速度不大而较小。
应当指出的是，上述五种流态，不一定在每口自喷井都会同时出现，而且在一口井中，井筒压力变化、油井工作制度改变都会使其流态发生变化。
二、实验内容
1、观察垂直管内气、液两相流态。
2、测定在不同气量下的产液量和观察每一试验点的流态。
3、按流态界限数判别流态，并与实际观察到的流态比较。
4、在进行定量实验研究时，绘制液体体积流量与气体体积流量的关系曲线(Q—V曲线)，并确定始喷点、停喷点，最高效率点和最大产量点。
三、实验装置及流程
实验装置如图1—2所示，即气液两相垂直管流态演示仪。
水箱供水至井筒某一恒定位置，打开气源开关，通过转子流量计与压力表计量。
开启供气电磁阀给井筒供气，利用气体弹性膨胀能将掖体举升出井口，再通过测液箱计量液体体积并从计时器上计录下定体积的时间。
通过数据处理，即可得到一定气量下的产出液量。
四、实验操作步骤
1、开启空气压缩机以产生工作气源，调节压力设定选钮，使气源压力为一定值(MPa)；
2、打开仪器面板上的电源开关，打开水箱供水开关和供液开关，此时将向恒位水箱和模拟井筒供水。
恒位水箱供水由装置自动控制，打开水箱供水开关后便可将水位维持在恒定位置。
3、将流量调节旋钮逆时针旋转到初始位置，然后顺时针旋转1~2圈，
待水位上升到标定高度后打开供气开关，此时可通过调节流量调节旋钮控制气体流量（逆时针为减小，顺时针为增大）来观察模拟井筒内的流态变化。
4、当对产液进行定量分析时，打开测量开关，此时计时器开始计时，测液水箱进水，记录流量计读数。
待计时器时间停止计时后，关闭测量开关，记录计时器读数。
5、调节气量，待气液相相对稳定后重复步骤4。
结束实验时，首先关闭空气压缩机，水箱供水开关和供液开关，打开放空开关。
待气液放完后，关闭供气开关，关闭电源，结束实验。
五、注意事项：
1、严格遵守实验室规则，未经教师允许不得随便开启各开关、仪器按钮，不得任意旋转仪器上的旋钮。
2、实验前一定要弄清楚实验流程及其仪器、仪表、设备的功用；检查仪器设备的开关、旋钮的位置是否符合要求。
严格按照实验操作部骤进行实验。
3、试验过程中，调节气量一定要有小到大逐渐慢开启控制阀，不得突然增大，以防损坏流量计和造成事故。
4、计时器停止计数后，必须立即关闭供气电磁阀，打开测液箱排液电磁阀，以防测液箱液体溢出。
5、电磁阀电路皆为220V交流电，控制台后禁止站立和来往。
6、稳压电源电压只能最大选用12V档，不得超过该值，以免烧坏仪器和造成其他事故。
7、实验中，如发生什么故障，应立即关掉电源和供气阀等，在指导教师的指导下排除故障。
两相垂直管流实验报告
附注公式：
泡流界限：
段塞流界限：
雾流界限：
上式中：——水的体积流量，m3/s ——总的流速，m3/s
——管子截面面积，m2
——水的表面张力（取0.0074kg/m）——重力加速度，（取9.81m/s2）——水的重度，(取1000kg/m3) ——管子直径，（取0.032m）。