垂直管流实验报告

中国石油大学（华东）现代远程教育

采油工程实验报告

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学习中心：交通工程分院教学服务站

提交时间：2017年9月25日

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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

2.用奥齐思泽斯基方法判断各实验数据点所属的流型并与实验观察到的现象相对比，至少列出一个实验点的判别过程。

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 10.34 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：

30D mm = 6.0h m = 31.29/g kg m ρ= 31000/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