起伏多相管流压降计算方法的研究
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主题词 地形 高程 多相流体 管道 压力降 计算
11 引 言
本文以 Pipephase 多相流软件和西安交通大学 多相流软件为基础 , 筛选出几种适用于油田现场 , 精度较好的压降组合模型 。
起伏油气水多相管流的工艺计算主要包括流型
预测 、持液率和压降计算 , 其中流型预测和持液率 计算是压降计算的基础 , 压降计算是起伏油气水多
油气田地面工程 (OGSE) 第 19 卷第 5 期 (2000. 9) 1
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
MW 为 McQuillan & Whalley 相关式〔10〕的简称 。 XB —BAR —BB —CW —MW 指的是 : 在 - 15°～
里程 ( km)
0 01029 331009 471509 511009
表 2 沿线地形起伏数据
高程
里程
(m)
( km)
427 400 40515 41515 42216
01002 201009 451009 481579
高程 (m) 427 40015 41015 42219
对算例 , 分别用常见的组合模型计算终点压 力 , 计算结果见表 3 、表 4 。
31 组合模型的选取
311 组合相关式的选取 下面以一条湿天然气混输管线为例 , 分别用常 见的组合模型计算终点压力 。管线数据如下 : 管径 d : 0128m 天然气的相对密度 Δg : 01710 ;
原油的相对密度 Δo : 01594 ; 环境温度 : 3 ℃; 起点压力 : 51704MPa ; 起点温度 : 25 ℃; 总传热系数 : 4W/ (m2·℃) ; 相对粗糙度 : 01000357 ; 液体输量 : 0100455m3/ s ; 标准状态下天然气的输量 : 1128000m3/ d ; 混输管线实测终点压力 : 4167MPa ; 混输管线实测终点温度 : 313 ℃; 沿线地形起伏数据见表 2 。
BBM 4182 14151 BBMD 4180 12157
表 4 终点压力计算结果
代 码
终点压力 (MPa)
误差 ( %)
XB —BAR —BB —
CW —MW
4177
9167
XB —BAR —DEF — CW —MW
4158
- 8170
XB —BAR —MB —
CW —MW
4160
- 6177
XB —BAR —MB —CW —MW 指 的 是 : 在 16°～ 89°倾角范围内使用 Barnea 的统一流动模型进行流 型判别 , 使用 Mukherjee & Brill 相关式进行压降计 算 。其它倾角范围内的计算方法同 (3) 。
XB —BAR —DEF —CW —MW 指的是 : 在 16°～ 89°倾角范围内使用 Barnea 的统一流动模型进行流 型判别 , 使用 DEF 组合模型进行流动参数和压降 计算 。其它倾角范围内的计算方法同 (3) 。
BB
无 Hagedorn & Brown〔4〕
XB2BAR XB2BAR XB2BAR
Eaton 3
Eaton
BB
BB2CW2MW Eaton2CW2MW MB2CW2MW
BB with Moody Friction Oliemans
BB with moody friction
BB2CW2MW DU KL ER2CW2MW
21 常见的组合模型
相管流工艺计算的最终目的 。起伏油气水多相管流
211 常见的组合模型
沿线压降的预测对于中间泵站的设计 , 终端段塞捕
常见的组合模型见表 1 。
集器大小的设计等都具有非常重要的意义 。
表 1 常见的组合模型
模型及代码 Dukler2Eaton2Flanigan (DEF) Dukler2Flanigan (DF) Eaton2Flanigan ( EF)
BB wit百度文库 moody
BB
Dukler 3
BB
BB
Friction
Beggs & Brill2Moody Eaton (BBME)
Oliemans & Eaton (OLIME)
BB moody2Hage2dorn & Brow (BBMHB)
XB2BAR2BB2CW2MW XB2BAR2DEF2CW2MW XB2BAR2MB2CW2MW
212 组合成组合模型的原因 流型不同 , 气液两相沿管共流时能量损失的机 理不同 , 持液率和压降计算公式也不同。因此先进 行流型判断 , 然后根据不同的流型 , 选择不同的计 算相 关 式。1990 年 Xiao & Brill 相 关 式 和 1987 年 Barnea 统一流动模型是目前较好的流型判断相关式。 Baenea 统一流动模型适用于任意倾角的流型判别 , 但 Xiao &Brill 相关式只能适用于 - 15°～15°倾角范围 内的流型判别 ; NcQuillan & Whalley 相关式仅适用于 垂直上升管的流型判别 , Crawford & Weiberger 相关 式仅适用于垂直下降管的流型判别。Beggs & Brill 相 关式和 Mukherjee &Brill 相关式适用倾角范围比较大 且广泛 , 用来进行混输管线的工艺计算。因此选用 了 XB —BAR —BB —CW —MW 和 XB —BAR —MB — CW —MW 组合模型 ; 选用 XB —BAR —DEF —CW — MW 组合模型是因为 DuklerⅡ—Eaton —Flanigan 相关 式充分利用三种相关式的优点 , 摩阻压降、高程压 降和加速压降分别利用三种相关式进行计算 。
起伏多相管流压降计算方法的研究
喻西崇 (西南石油学院 四川省南充市 637001) 冯叔初 (石油大学 山东省东营市 257062)
摘要 摘要 以 Pipephase 多相流软件和西安交通大学多相流软件为基础 , 筛选出几种适用 于油田现场 , 精度较好的压降组合模型 。在众多压降组合关系式中 , DEF、MUBE、XB —BAR — BB —CW —MW、XB —BAR —DEF —CW —MW 和 XB —BAR —MB —CW —MW 等组合压降相关式计算 多相管流准确性较高 。
15°倾角范围内使用 Xiao & Brill 相关式进行流型判 别 、流动参数和压降计算 。在 16°～89°倾角范围内 使用 Barnea 的统一流动模型进行流型判别 , 使用 Beggs & Brill 相关式进行流动参数和压降计算 。在 垂直上升多相管流中 , 采用 McQuillan & Whalley 相 关式进行流型判别 、流动参数和压降计算 。在垂直 下降多相管流中 , 采用 Crawford & Weiberger 相关式 进行流型判别 、流动参数和压降计算 。
Beggs & Brill2Moody (BBM)
流型划分相关式
无 无 无
持液率相关式 Eaton〔1〕 Dukler Eaton
BB
BB
摩阻压降 ΔPf Dukler〔2〕 Dukler Eaton
BB with Moody Friction
高程压降 ΔPh Flanigan〔3〕 Flanigan Flanigan
表 3 终点压力计算结果
代 码 终点压力
(MPa) 误差 ( %)
代 码 终点压力
(MPa) 误差 ( %)
DEF 4156 - 10164 BBNS 4185 16184
DF 4153 - 13154 MUBE 4158 - 8170
EF 4150 - 1614 BBME 4179 11161
OLI BBM ME HB
4153 5104 - 1315 3518
从表 3 和表 4 可以看出 : DEF、MUBE、XB — BAR —BB —CW —MW、 XB —BAR —DEF —CW —MW 和 XB —BAR —MB —CW —MW 等组合相关式计算多 相管流准确性较高 。因此 , 在进行多相管流的工艺 计算时 , 首先应该考虑这些组合关系式 。
关式 ; BB 为 Beggs & Brill 相关式的简称 ; MB 为
Mukherjee & Brill 相 关 式〔6〕的 简 称 ; XB 为 Xiao & Brill 相关式〔7〕的简称 ; BAR 为 Barnea 相关式〔8〕的 简称 ; CW 为 Crawford & Weiberger 相关式〔9〕的简称 ;
(收稿日期 2000201203 编辑 樊韶华)
2 油气田地面工程 (OGSE) 第 19 卷第 5 期 (2000. 9)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
MB2CW2MW
BB
Oliemans
BB
BB2CW2MW FLAN2CW2MW MB2CW2MW
BB
Oliemans
BB
BB2CW2MW EATON2CW2MW
MB2CW2MW
表 1 中 3 号表示在计算倾斜管的持液率时用 Beggs & Brill 相关式〔5〕修正 。Dukler 指 Dukler Ⅱ相
BB
加速压降 ΔPn Eaton 无 Eaton
BB
Beggs & Brill2No Slip (BBNS)
NO2Slip
BB with Moody
BB
BB
BB
Holdup
Friction
(No2slip)
Mukherjee & Brill2Eaton (MUBE)
BB
Eaton 3
MB
MB
MB
Beggs & Brill2Moody Dukler (BBMD)
11 引 言
本文以 Pipephase 多相流软件和西安交通大学 多相流软件为基础 , 筛选出几种适用于油田现场 , 精度较好的压降组合模型 。
起伏油气水多相管流的工艺计算主要包括流型
预测 、持液率和压降计算 , 其中流型预测和持液率 计算是压降计算的基础 , 压降计算是起伏油气水多
油气田地面工程 (OGSE) 第 19 卷第 5 期 (2000. 9) 1
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
MW 为 McQuillan & Whalley 相关式〔10〕的简称 。 XB —BAR —BB —CW —MW 指的是 : 在 - 15°～
里程 ( km)
0 01029 331009 471509 511009
表 2 沿线地形起伏数据
高程
里程
(m)
( km)
427 400 40515 41515 42216
01002 201009 451009 481579
高程 (m) 427 40015 41015 42219
对算例 , 分别用常见的组合模型计算终点压 力 , 计算结果见表 3 、表 4 。
31 组合模型的选取
311 组合相关式的选取 下面以一条湿天然气混输管线为例 , 分别用常 见的组合模型计算终点压力 。管线数据如下 : 管径 d : 0128m 天然气的相对密度 Δg : 01710 ;
原油的相对密度 Δo : 01594 ; 环境温度 : 3 ℃; 起点压力 : 51704MPa ; 起点温度 : 25 ℃; 总传热系数 : 4W/ (m2·℃) ; 相对粗糙度 : 01000357 ; 液体输量 : 0100455m3/ s ; 标准状态下天然气的输量 : 1128000m3/ d ; 混输管线实测终点压力 : 4167MPa ; 混输管线实测终点温度 : 313 ℃; 沿线地形起伏数据见表 2 。
BBM 4182 14151 BBMD 4180 12157
表 4 终点压力计算结果
代 码
终点压力 (MPa)
误差 ( %)
XB —BAR —BB —
CW —MW
4177
9167
XB —BAR —DEF — CW —MW
4158
- 8170
XB —BAR —MB —
CW —MW
4160
- 6177
XB —BAR —MB —CW —MW 指 的 是 : 在 16°～ 89°倾角范围内使用 Barnea 的统一流动模型进行流 型判别 , 使用 Mukherjee & Brill 相关式进行压降计 算 。其它倾角范围内的计算方法同 (3) 。
XB —BAR —DEF —CW —MW 指的是 : 在 16°～ 89°倾角范围内使用 Barnea 的统一流动模型进行流 型判别 , 使用 DEF 组合模型进行流动参数和压降 计算 。其它倾角范围内的计算方法同 (3) 。
BB
无 Hagedorn & Brown〔4〕
XB2BAR XB2BAR XB2BAR
Eaton 3
Eaton
BB
BB2CW2MW Eaton2CW2MW MB2CW2MW
BB with Moody Friction Oliemans
BB with moody friction
BB2CW2MW DU KL ER2CW2MW
21 常见的组合模型
相管流工艺计算的最终目的 。起伏油气水多相管流
211 常见的组合模型
沿线压降的预测对于中间泵站的设计 , 终端段塞捕
常见的组合模型见表 1 。
集器大小的设计等都具有非常重要的意义 。
表 1 常见的组合模型
模型及代码 Dukler2Eaton2Flanigan (DEF) Dukler2Flanigan (DF) Eaton2Flanigan ( EF)
BB wit百度文库 moody
BB
Dukler 3
BB
BB
Friction
Beggs & Brill2Moody Eaton (BBME)
Oliemans & Eaton (OLIME)
BB moody2Hage2dorn & Brow (BBMHB)
XB2BAR2BB2CW2MW XB2BAR2DEF2CW2MW XB2BAR2MB2CW2MW
212 组合成组合模型的原因 流型不同 , 气液两相沿管共流时能量损失的机 理不同 , 持液率和压降计算公式也不同。因此先进 行流型判断 , 然后根据不同的流型 , 选择不同的计 算相 关 式。1990 年 Xiao & Brill 相 关 式 和 1987 年 Barnea 统一流动模型是目前较好的流型判断相关式。 Baenea 统一流动模型适用于任意倾角的流型判别 , 但 Xiao &Brill 相关式只能适用于 - 15°～15°倾角范围 内的流型判别 ; NcQuillan & Whalley 相关式仅适用于 垂直上升管的流型判别 , Crawford & Weiberger 相关 式仅适用于垂直下降管的流型判别。Beggs & Brill 相 关式和 Mukherjee &Brill 相关式适用倾角范围比较大 且广泛 , 用来进行混输管线的工艺计算。因此选用 了 XB —BAR —BB —CW —MW 和 XB —BAR —MB — CW —MW 组合模型 ; 选用 XB —BAR —DEF —CW — MW 组合模型是因为 DuklerⅡ—Eaton —Flanigan 相关 式充分利用三种相关式的优点 , 摩阻压降、高程压 降和加速压降分别利用三种相关式进行计算 。
起伏多相管流压降计算方法的研究
喻西崇 (西南石油学院 四川省南充市 637001) 冯叔初 (石油大学 山东省东营市 257062)
摘要 摘要 以 Pipephase 多相流软件和西安交通大学多相流软件为基础 , 筛选出几种适用 于油田现场 , 精度较好的压降组合模型 。在众多压降组合关系式中 , DEF、MUBE、XB —BAR — BB —CW —MW、XB —BAR —DEF —CW —MW 和 XB —BAR —MB —CW —MW 等组合压降相关式计算 多相管流准确性较高 。
15°倾角范围内使用 Xiao & Brill 相关式进行流型判 别 、流动参数和压降计算 。在 16°～89°倾角范围内 使用 Barnea 的统一流动模型进行流型判别 , 使用 Beggs & Brill 相关式进行流动参数和压降计算 。在 垂直上升多相管流中 , 采用 McQuillan & Whalley 相 关式进行流型判别 、流动参数和压降计算 。在垂直 下降多相管流中 , 采用 Crawford & Weiberger 相关式 进行流型判别 、流动参数和压降计算 。
Beggs & Brill2Moody (BBM)
流型划分相关式
无 无 无
持液率相关式 Eaton〔1〕 Dukler Eaton
BB
BB
摩阻压降 ΔPf Dukler〔2〕 Dukler Eaton
BB with Moody Friction
高程压降 ΔPh Flanigan〔3〕 Flanigan Flanigan
表 3 终点压力计算结果
代 码 终点压力
(MPa) 误差 ( %)
代 码 终点压力
(MPa) 误差 ( %)
DEF 4156 - 10164 BBNS 4185 16184
DF 4153 - 13154 MUBE 4158 - 8170
EF 4150 - 1614 BBME 4179 11161
OLI BBM ME HB
4153 5104 - 1315 3518
从表 3 和表 4 可以看出 : DEF、MUBE、XB — BAR —BB —CW —MW、 XB —BAR —DEF —CW —MW 和 XB —BAR —MB —CW —MW 等组合相关式计算多 相管流准确性较高 。因此 , 在进行多相管流的工艺 计算时 , 首先应该考虑这些组合关系式 。
关式 ; BB 为 Beggs & Brill 相关式的简称 ; MB 为
Mukherjee & Brill 相 关 式〔6〕的 简 称 ; XB 为 Xiao & Brill 相关式〔7〕的简称 ; BAR 为 Barnea 相关式〔8〕的 简称 ; CW 为 Crawford & Weiberger 相关式〔9〕的简称 ;
(收稿日期 2000201203 编辑 樊韶华)
2 油气田地面工程 (OGSE) 第 19 卷第 5 期 (2000. 9)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
MB2CW2MW
BB
Oliemans
BB
BB2CW2MW FLAN2CW2MW MB2CW2MW
BB
Oliemans
BB
BB2CW2MW EATON2CW2MW
MB2CW2MW
表 1 中 3 号表示在计算倾斜管的持液率时用 Beggs & Brill 相关式〔5〕修正 。Dukler 指 Dukler Ⅱ相
BB
加速压降 ΔPn Eaton 无 Eaton
BB
Beggs & Brill2No Slip (BBNS)
NO2Slip
BB with Moody
BB
BB
BB
Holdup
Friction
(No2slip)
Mukherjee & Brill2Eaton (MUBE)
BB
Eaton 3
MB
MB
MB
Beggs & Brill2Moody Dukler (BBMD)