垂直管流实验.doc

中国石油大学采油工程实验报告实验日期： 2015.10.30 成绩： 班级：石工12-7班 学号： 12021333 姓名： 善人 教师： 同组者： 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： P总=Ph+Pr+Pa式中：Ph重力压降；Pr摩擦压降；Pa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、实验仪器（1）仪器与设备：自喷井模拟器，空气压缩机，秒表等；（2）实验介质：空气，水。（3）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，如不足（稳压罐高度3/4）请打开稳压罐进液阀门加液使稳压罐的液位保持在稳压罐高度3/4液位；（2）打开气路阀门，保证气路畅通后打开空气压缩机，向管路供气；（3）调整稳压罐定值器，保证稳压罐压力表压力不超过0.10MPa，打开稳压罐压力阀门，等待压力稳定后打开液路阀，向系统供液；（4）此时系统已经开始同时供应液体和气体，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，调节到所需流型，待流型稳定后开始测量；（5）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、液体累积流量和所用时间；（6）改变不同的气液流量，重复步骤4到5记录数据；（7）试验结束，首先关闭液路，再关闭空气压缩机和总电源，等待气体放空后再关闭面板所有阀门，最后清理实验装置，结束实验。五、数据处理表一 垂直管流实验原始数据记录表序号Pwf/MPaPt/MPaPr/MPaQg/(L/h)QL/LT/s流型10.1220.0810.1406500.5310段塞流20.1210.0800.1407050.5310段塞流30.1180.0770.1357300.4810段塞流40.1360.0940.1557500.5710段塞流50.1250.0840.1457600.5910段塞流60.1200.0800.1357800.5310段塞流70.1180.0620.1364100.5510段塞流80.1210.0740.1375500.6410段塞流90.1230.0710.1353700.4810弹状流100.1300.1740.1454000.1910泡状流实验参数：D=30mm g=1.29kg/m3 h=6.0m L=1000kg/m3 Vs=0.244m/s =0.072mN/m =4.5710-5m以第7组数据计算为例：取因为由此可推出： ,根据流型判别方法（奥齐思泽斯基方法）计算第7组数据属于段塞流，实验观察现象也为段塞流，验证流型判别方法（奥齐思泽斯基方法）的正确性。六、思考题1、简述段塞流的特征？答：气体呈分散相，液体呈连续相；一段气一段液交替出现；气体膨胀能得到较好的利用；滑脱损失变小，摩擦损失变大。2、简述滑脱和滑脱损失的概念？答：（1）在气-液两相管流中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象称为滑脱；（2）出现滑脱之后将增大气液混合物的密度，从而增大混合物的静水压头，因滑脱而产生的附加压力损失称为滑脱损失。3、简述油井垂直多相管流的压力损失主要由哪几部分组成？答：油井垂直多相管流的压力损失主要由重力损失，摩擦阻力损失还有由于气流速度增加所引起的动能变化造成的损失。4、简述垂直井筒中各种流型的特征？答：（1）纯液流：当井筒压力大于饱和压力时，天然气溶解在原油中产液呈单相液流。（2）泡流：气体是分散相；液体是连续相；气体主要影响混合物的密度，对摩擦阻力的影响不大；滑脱效应比较严重。（3）段塞流：气体呈分散相，液体呈连续相；一段气一段液交替出现；气体膨胀能得到较好的利用；滑脱损失变小，摩擦损失变大。（4）环流：