井筒流压计算

态。针对不同流态计算存容比和摩擦损失。
三、流态划分
1、影响流态的因素
有13个变量因素影响多相管流的流态，
其中主要有： 液相表观速度 气相表观速度 液相密度ρL VSL=qL/A VSG=qG/A
（1-53）
（假想只有液相在油管中流动时的速ห้องสมุดไป่ตู้）
（1-52）
（假想只有气相在油管中流动时的速度） 气液间的表面张力ς
之间的是过渡流区。
NGV
回归出界线方程： 段塞流的界限值为:
(1-75)
雾流的界限值为:
(1-76) NGV<LS NGV> LS NGV< LM NGV> LM 段塞流 过渡流（下限） 过渡流（上限） 雾状流
Or进一步实验后,得出泡流与段塞流的
划分界线： 纵坐标：qG/qm，气流量和总流量的比值。
横坐标: Vm=(qG+qL)/A , 总流速。
曲线簇为不同的直径，曲线之上为段 塞流，曲线之下是泡流。
qG/qm
1.0
1.9
23/8 27/8 泡流 0.13
31/2
段塞流
4
41/2
当qG/qm<0.13时,无论其他参数如何均为泡流
vm
曲线的经验公式为: LB=1.071- 0.7277
(1-74)
2、变量的无因次化
应用π定理对上述因素进行处理（参变量
的无因次数组化，基本物理量：g、 L、）,
得出二个无因次变量:
无因次液体速度
（1-100）
无因次气体速度
（1-73）
3、流态划分
ROS通过实验研究: I 区为泡流区； NLV
II 区为段塞流区；
III 区为雾状流区； 介于II 区和III 区 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
（1-80）
对于层流（Re≤2300）
（1-80a）
对于泡流，一般为层流。
(1-79)
fw-含水率 fw=1-fo
f.动能项
fo-含油率
（泡流条件下忽略）
2.段塞流
a.混合物密度
CO- 液体分布系数； U1-油膜与油滴的体积； U2-气泡的体积； Wm-混合物质量流量。
气泡雷诺数: 混合物速度雷诺数:
q G q osc (R p R S )Bg
(1-72)
1.泡流 a. 空隙率
(1-77)
泡流取: Vs= 0.244 m/s b.混合物的密度
（1-48）
c.各相的体积流量
Rp—生产油气比,等于产气量比产油量,m3/m3
Rs— 溶解油气比， m3/m3 Rw/o—水油比， m3/m3 Bo — 地层体积系数
根据λ与NRe2的关系，查图得λ， 求得dp/dh。
2.Gilbter图版法 优点：使用简便 缺点：不够精确
3.Orkiszewski方法 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,推
广到高流速区。采用Ros的方法处理过渡流
（1-92）
c.液膜相对粗糙度
根据无因次韦伯系数选择计算式：
（1-93）
当
（1-94a）
（1-94b）
-液体的表面张力。
-液膜的相对粗糙度，
取0.001—0.5
d.总压降梯度
考虑动能项后：
（1-69）
4．过渡流
过渡流没有独立的计算方法， 用段塞流和雾流计算后内插。 段塞流的界限值为: 雾流的界限值为:
擦损失系数法。
（1）忽略了动能项；
（2）不划分流态；
（3）计算混合物密度时未考虑滑脱；
（4）由f—Re相关曲线计算f。 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。
基本方程：
λ的确定：
液相雷诺数
气相雷诺数
两相雷诺数：
k: 气液质量比
α、β—相关系数， 大庆：α＝10，β＝1
四、垂直管两相上升流Orkiszewski方法 压力梯度公式：

dp dz
m g f m vm
m g f
dvm dz
(1-66)
(1-69) (1-71)
dp dz

1 Wm q G /( A p)
2
mt osc gsc R p wsc WOR
（1-85a）
当Reb≥8000时
vb 0.35 8.74 10 Re ' gD （1-85b）

6

b.液体分布系数Co的选用公式见表1-7
（1-86a）
（1-86b）
（1-86c）
（1-86d）
c.摩阻梯度的计算
由工程流体力学
f v qL vb A f C0 q v A 2D m b
d.各相的密度
至此m可求出。
gsc-标准状态下，天然气的密度。 G-平均温度和压力下，天然气的密度。
e. 摩阻
(1-78)
f由工程流体力学计算。
对于紊流流态（Re>2300）
e 21.25 f 1.14 2 lg 0.9 Re D
2
（7） 计算dp/dh和ΔP'
（8） 比较ΔP'与ΔP,若相差超过允许值, 以ΔP代入。 （9）重复第4步到第8步
也 可 以 选 择 压 降 值 ΔP, 来 计 算 区 间
ΔH', 比较ΔH与ΔH'的方法。
二、气液两相管流压力梯度的计算方法
1.Poettmann和Carpenter根据能量方程提出摩
（1-83） （1-84）
Vb可根据Reb值计算： 当:Reb≤3000 时
vb 0.546 8.74 10 Re ' gD

6

（1-85）
当3000<Reb<8000时
1 11170 L 2 v b vbi vbi 2 L D 6 vbi 0.251 8.74 10 Re ' gD
2 L m
（1-87）
式中f——单相流体摩阻系数。 根据管壁相对粗糙度e/D和雷诺数
R (式1-84)由式1-80计算。
' e
d.段塞流动能项:忽略
3.雾状流
a.混合物密度
（1-48a）
滑脱速度： 雾流时,
（1-90）
b.摩阻梯度
Vm用气体表观速度近似代替。
（1-91）
f由气相雷诺数和液膜相对粗糙度计算
采油方式优选及工艺设计
孙艾茵 副教授
2011年3月
一、求解单元段压力梯度的步骤：
（1）以井口或井底为起点(由已知压力的位置定) （2）选择一个计算区间长度:ΔH一般取50～100m （3）假设这一区间的压降值ΔP(由经验定) （4）计算出区间的平均温度和平均压力Pav,Tav （5）确定Pav和Tav下的物性参数 （6）判断流态
（1-88）
（1-89）
五、计算实例 ——参见教材p30：例1-6
其中预测：井筒温度预测 原油粘度 天然气粘度 天然气偏差系数
地层水体积系数
公式见任务书的4、5页。