水平管油气水三相流动规律研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com第1期一5一水平管油气水三相流动规律研究进展刘德生，徐孝轩(中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京100083)[摘要]油气水多相混输技术已在海洋和沙漠油田得到广泛应用，开展油气水三相流动规律研究十分必要。由于存在互不相溶的油水两相，其流动特性比气液两相流更为复杂。国内外学者对油气水三相流动规律研究仍未统一认识。本文论述了油气水三相流动中流型划分、压降规律、反相规律研究等方面的进展状况，指出了该研究领域中存在的问题及研究方向。[关键词]油气水；三相流；流型；压降；反相规律；研究进展随着海上油田、沙

2、漠油田和极地油田的相水)直接混输到集中处理站，可节省近4l％的建设继被发现，油田开发活动逐步向环境恶劣的边远费用和50％的运行成本。由此可见，油气水三相流地区拓展，油、气和水混输管路由于可减少管线动规律的研究非常必要，可为生产带来可观的经和地面设备的投资并能充分利用油气资源，日益济效益。成为研究的热点。据OTC(0ffshoreTechnology近年来，越来越多的研究者开始对三相流动Conference)资料显示，对于近海、滩海油田，若规律进行研究。国内外研究者对油气水三相流动不在井口设置处理设备，而将产出物(油、气、的实验条件，详见表1。

3、表1国内夕h油气水三相实验的条件与物性参数研究者管径[D]／油相粘度[uo]／油相密度液相折算速度气相折算速度into油品mPa．S[P0]／kg／m[us1]／m／s[usg]／m／sNuland(1991)’32ExxsolD80i．75(20℃)800(20℃)0．024～1．41，～11A油：0．043，0．09，0．24；cikgoz(1992)19矿物油116．4(25。C)864(25℃)水O．142～50：0．004~0．6Stapelberg23．8白油318580(1994)[3159．226、0．2440～4Lee(19

4、93)】100矿物油2、l5(3O℃)820(30℃)O．O5～20．5～15HShel1ewitt(1997)77．92T38～89865ellus22H4inal1(1997)[616i混合油0．O6～2O．5～24nOddie(2003)[71150煤油1．581OW5．6油：0．1～1．0：egmann(2007)7石蜡油4．78200．2～4．33．O水：0．1～2．0、0．O4～1．3B油：0．O1～2．50：annwart(2009)[9128．4原油3400970水O．O3～lO．00：0．04--0．5O吴浩江(1999)D

5、ol5O×546机械油油：0～1．2；O水．O3～30：O～1．5赵京梅(2003)IH]1in白油90(20℃)865(20℃)0～0．5O～15．0目前，国内外对油气水三相流动规律的研1流型划分研究究，远落后于气一液两相、油水两相流动规律的油气水多相流中，由于存在着互不相溶的研究。现从流型、压降、反相规律三方面进行简作者简介：刘德生(1982～)，男，辽宁大连人。2011年毕业要介绍。于中国石油大学(北京)，工程师。从事天然气市场、油气集输工艺、油气田地面工程规划研究和咨询工作。学兔兔www.xuetutu.com6一■论文广场石油和化工

6、设备2O一13年第16卷油水两相，与气液两相流相比，油水两相问的动Wegmann(2007)等人以油水、气液两相流流型划量传递较强，升力影响较弱，表面自由能较小，分为基础，划分了六种三相流流型：分层一间歇使界面波较短、分散相尺寸较小，油水的相互作流、环状一间歇流、间歇一分散流、间歇～间歇用和分散程度对流动型态影响很大。油气水三相流、分散一间歇流、分散一环状流。缺点是由于流的流型比两相流复杂得多，出现了不少新的流实验管径只有5．6mm~1]7mm，其研究结果存在一定型。局限性。但是，由于实验设备和流动介质的不同(其2压降规律研究油相介质主要有白

7、油、矿物油、46机油、柴油、到目前为止，现有的三相管流压降规律研究46液压油等，水相介质为清水，气相介质以空气大体分为两种思路：为主；试验管材基本是不锈钢管和透明管)，研(1)借用相对成熟的气液两相流动压降计算究者对多相流流型的研究结论存在着相当大的分相关式，即把油气水三相管流看作气相及液相混歧：合液的两相流动。这种思路的成败关键在于液相(1)仿照气液两相划分方式划分三相流流混合液粘度的准确分析及预测。目前各国学者已型。如Lee(1993)~三相流流型定义为：分层流提出了很多关于混合液粘度预测的计算式：(包括分层光滑流、分层波浪流和波浪流)、

8、间1993年，Pal【】提出了水平管层流和紊流条件歇流(包括气团流、段塞流和准段塞流)、环状下，连续相为水相的混合液粘度相关式：流，作流型图如图1，并将实验流型结果