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1、第25卷第10期油气储运·49·问题讨论新型油水两相水平管流流型分类方法3张丽娜王小尚(西南油气田分公司地面建设项目管理部)(中石化天然气分公司)张荷玲杜绪联(中原油田设计院)(濮阳市中原石化工程有限公司)张丽娜王小尚等:新型油水两相水平管流流型分类方法,油气储运,2006,25(10)49～51。摘要阐述了已有的油水两相流的流型分类,指出了其中的不足与局限。在研究前人的可用试验数据的基础上,根据油水两相流的流变学特性,对油水两相流的流型重新进行分类,主要分为牛顿流动流体和非牛顿流动流体两大类。对这两类流体呈现出的流动形态进行了分析,结果表明,新的分类法考虑全
2、面具体,分类明确清晰。主题词水平管油水两相流流型分类方法毫无意义的,它们并没有描述出流动形式的特征。一、前言研究人员的主观性也使得流型的命名存在差异,即使是同样的试验仪器,在同样的试验条件下,两个不多年来,人们致力于多相流、气-液、气-固、液同的试验人员会做出不同的流型解释。-固两相流的研究,并在此领域取得丰硕的成果。Trallero对矿物油和水的混合流动流型进行了对于石油行业中经常遇到的油和水混合流动的现全面的试验研究。试验用油、水的物性为,μo/μw象,人们却关注甚少。随着油田开采中后期采出水=29.6,ρo/ρw=0.85,σ=36mN/m,T=25.6
3、℃。含量的增高,油水两相流流动特性的研究变得日益他认为,由于两种液体之间动量交换能力较大,浮力重要起来。近二、三十年,研究人员采用各种手段对作用较小,而且界面上自由能低,使得短界面波和小油和水的并层流动进行试验研究,观察到多种油水的分散液滴可以存在,从而导致油水两相流在管道两相流流型。曾有学者报道了14种流型,而有的研中的流动结构与气2液两相流有很大不同。在总结究人员仅描述出3～4种流型。面对众多流型和多已有文献报道的基础上,根据自己得到的试验数据,样的流型命名,有人进行了归纳总结,得出了油水两Trallero博士提出了统一的油水混合流动流型划分相水平管流的流
4、型分类图,然而,他们的分类方法各方法(见图1)。有其局限性与不足之处。分层流油水分层流动(ST)伴有界面波动的油水层流动(ST&MI)水包油和水层(Do/w&w)二、现有的流型分类水为连续相水包油(o/w)分散流水包油及油包水(Do/w&w/o)油为连续相1、Trallero分类图油包水(w/o)图1Trallero油水两相流流型分类图1996年,美国塔尔萨大学的Trallero博士等人对已经公开发表过的水平管内油水两相流的流型进这种流型划分得到了该领域许多学者的认同,行了研究。他发现,许多已报道流型的命名通常是在一定程度上代表了油水两相流流型研究水平。然36
5、10051,四川省成都市府青路一段5号;电话:(028)86011416。·50·油气储运2006年而,由于试验用油粘度太低,他没有观察到水包油核的环状流型。三、新的流型分类法2、Brauner分类图以色列特拉维夫大学的Brauner教授在前人工目前已经明确,当油和水混合流动时,既可以表作和试验研究的基础上,全面总结了轻质油2水和高现出牛顿流体性质,又可以表现出非牛顿流体性质。粘原油2水混合流动时油水两相流的流动结构、流型这是完全不同的两种性质,其剪切应力和剪切速率转变机理、油水分层流动时界面的形状及计算等内之间的关系是线性和非线性的关系,不能将其混为容。他将
6、油水两相流的流动形态分成四大类(见图一谈。首先应将油水两相混合流动按流动特性分为2),即界面是光滑或波动的分层流动;一种液体在另牛顿流体流动和非牛顿流体流动,对于牛顿流体流一种液体中是延伸或球形的大段塞流;一种液体散动而言,容易产生的流型有油水分层流动,一种液体布于另一种液体的分散流;一种液体为核、另一种液分散在另一种液体里的分散流动,以水相为连续相体为环的环状流,并划分出20种具体的流型,其中的弹状流,以及油相水相间歇出现的间歇流,分散流既有轻质油2水混合流动过程中产生的完全分层流动又可分为以水为连续相的分散流动和以油为连续(S)、界面有波动的分层流(SM)
7、、水包油和水层相的分散流动;对非牛顿流体流动而言,容易形成的(Do/w&w)、水包油和油(Do/w&o)、油包水和流型是环状流,当然也会出现非牛顿流体性质的油水(Dw/o&w)、油包水和水包油(Dw/o&o/w)、水分层流动和油相为连续相的分散流动,根据环内水包油(o/w)或油包水(w/o)等流型,又有高粘原核的状态,环状流又可分为环散流和环核流。图3油—水混合流动过程中产生的环状流,即油核水环描述了油水两相流的流型分类。流(Anw)、水核油环流(Ano)、水为环带核为分散流的DANw、油为环带核为分散流的DANo、环带和油水界面光滑的分层流动分层流动油水界面
8、波动的分层流动环核都是分散流的CADw
