2现代钻采工程

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1、现代钻采工程—采油工程陈德春电话：8395655中国石油大学（华东）石油工程学院2005年11月1第二章井筒多相流理论与计算井筒多相流理论：研究各种举升方式油井生产规律理论基础研究特点：流动复杂性、无严格数学解研究途径：基本流动方程实验资料相关因次分析近似关系2相：多相流动体系：第二章井筒多相流理论与计算指体系中具有相同成分、相同物理—化学性质的均匀物质部分，与体系的其它均匀部分有界面隔开。两相或两相以上的流体一同参与流动的体系。多相流体与单相流体的流动规律是不相同的，需要引入新的理论来反映多相流体流动规律。例如：水-冰液固两相流水-水蒸气气液两相流泥浆液固两相流油-气气液两相

2、流油-气-水气液液三相流单工质多工质3多相流理论是贯穿于石油开采全过程的基本理论一、多相流理论在石油工业中的地位和作用第二章井筒多相流理论与计算钻井工程：油气井压力控制(含气泥浆的压降计算)采油工程：采油方式优化设计、采油设备的工况分析（油气混合物在井筒中流动的压降和温度计算）储运工程：油气集输管线的设计（油气混合物在管线中压降和温度的计算）4油井能否自喷？一定产量的油气混合物到达井口时的剩余压力？自喷采油自喷生产机械采油(人工举升)第二章井筒多相流理论与计算井口油压井底流压两相流压降5气举采油及井筒压力分布机械采油方式设计的原则最大限度地发挥油藏的潜力和地面设备的能力，获得最

3、高的产油量。第二章井筒多相流理论与计算气举采油6第二章井筒多相流理论与计算地面驱动螺杆泵生产系统有杆泵采油系统常规有杆泵生产系统7有杆抽油井生产系统设计思路第二章井筒多相流理论与计算常规有杆泵生产系统81950年左右，石油工业中的多相流技术研究开始，早期研究者大多采用实验研究的方法，所使用的数据主要来自室内实验和油田实际生产二、多相流理论的研究简史控制方程（机理模型）物理现象流动机理第二章井筒多相流理论与计算80年代初，计算机的引入极大地促进了多相流的发展20世纪70年代，石油工业开始采用已在其它工业领域中使用的一些物理机理来预测多相流的流型920世纪80年代中期应用高新技术及

4、仪器进行多相流的模拟试验，期望深入认识多相流动现象及流动机理，从而改进模型，提高精度。第二章井筒多相流理论与计算核密度计、超声波传感器、电导和光导探针、电容传感器、激光多普勒测速仪、高速摄像机等美国Tulsa大学FluidFlowProject西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室目前，双流体瞬态模拟方法和精确描述物理现象的稳态机理模型是多相管流研究的主要方法101、多相流问题未得到解析解2、油气水三相流的研究不过深入3、水平井段变质量流动研究较少5、缺乏专用研究仪器4、缺乏向下流动的综合机理模型三、目前存在的问题水平井示意图第二章井筒多相流理论与计算11第一节气液两相管流的

5、基本特征与研究方法细分散体系细小的液滴或气泡均匀分散在连续相中粗分散体系较大的气泡或液滴分散在连续相中混合流动型两相均非连续相分层流动两相均为连续相依相态对流动特性的影响分一、基本特征1.气液两相流的分类第二章井筒多相流理论与计算12垂直气液两相流流型水平气液两相流流型多相流体的主要分布型态第二章井筒多相流理论与计算13体系中存在相界面：两相之间也存在力的作用，出现质量和能量的交换时伴随着机械能的损失两相的分布情况多种多样:两相流动中两相介质的分布状况称为流型两相流动中存在滑脱现象:相间速度的差异称为滑脱，滑脱将产生附加的能量损失沿程流体体积流量有很大变化，质量流量不变2.气液

6、两相流的基本特征第二章井筒多相流理论与计算14不能简单地用层流或紊流来描述气液两相流水平或倾斜流动是轴不对称的由于相界面的存在增加了研究的复杂性总能量方程中应考虑与表面形成的能量问题多相流动中各相的温度、组分的浓度都不是均匀的，相之间有传热和传质各相流速不同，出现滑脱问题，是多相流研究的核心与重点3.研究气液两相流应考虑的几个问题第二章井筒多相流理论与计算151.经验方法从气液两相流动的物理概念出发，或者使用因次分析法，或者根据流动的基本微分方程式，得到反映某一特定的两相流动过程的一些无因次参数，然后依据实验数据整理出描述这一流动过程的经验关系式。优点：使用方便，在一定条件下能

7、取得好的结果缺点：使用有局限性，且很难从其中得出更深层次的关系穆迪（Moody）图二、研究方法第二章井筒多相流理论与计算162.半经验方法根据所研究的气液两相流动过程的特点，采用适当的假设和简化，再从两相流动的基本方程式出发，求得描述这一流动过程的函数关系式，最后用实验方法确定出函数关系式中的经验系数。优点：有一定的理论基础，应用广泛缺点：存在简化和假设，具有不准确性第二章井筒多相流理论与计算173.理论分析方法针对各种流动过程的特点，应用流体力学方法对其流动特性进行分析，进而建立起描述这一