中国石油大学(华东)垂直管流实验

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1、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吋（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：AP=AP+AP+AP总hra式中：

2、—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。油井中可能幽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，一般油井都不会岀现环流和雾流。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和应的流型。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

3、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的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.lOMPa,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•此时系统己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1

4、0秒时，记录井底流压、气体流量、液体累计流量和所用时间；6.改变不同的气液流量，重复步骤4到5记录数据，一般取5组段塞流和5组泡流数据点；7•试验结束，首先关闭液路，再关闭空气压缩机和总电源，等待气体放岀后再关闭面板所有阀门，最后清理实验装置，实验结束。五、注意事项1.不要踩踏地面的各种管道；2.操作自喷井模拟器时要注意稳压罐中的液位，不要打空或溢出；3.观察的浮子流量计和压力表示数应读取测量时间内的平均值；4.浮子流量计的单位和流量积算仪的单位；5.注意流量积算仪清零的操作方法。六、实验报告内容1.写出实验目的，简述实验原理；2.简述垂直井筒中各种流型的特征；3

5、.用澳斯齐泽斯基方法判断各实验数据点所属的流型并与实验观察到的现象相对比，至少列出一个实验数据点的判别过程。七.实验数据处理1、简述垂直井筒中各种流型的特征：答：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。各种流型的特征如下：（1）纯油流：井筒中的压力高于饱和压力，没有气体从油中分离出来，油呈单相流动。（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；一段气一段液交替岀现；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：在环

6、流结构中，气液两相都是连续的，气体的举油作用主要是靠摩擦携带，滑脱损失小，摩擦损失更大。（5）雾流：气体是连续相，液体是分散相；气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。2、用澳斯齐泽斯基方法判断各实验数据点所屈的流型并与实验观察到的现象相对比，至少列出一个实验数据点的判别过程。表1原始数据记录表序号嘉/MPaPJMPaPJMPaQJ(L/h)工Q/厶T/s流型10.0860.0460.148500.3510.10段塞流20.1220.0760.148250.4410.30段塞流30.1260.0770.135825

7、0.5010.45段塞流40.1240.0750.1357750.5310.32段塞流50.1270.0780.1358000.5510.25段塞流60.1270.0780.1358000.5710.22段塞流70.1250.0770.1358000.5410.06段塞流80.1300.0800.1358250.5510.25段塞流90.1280.0660.1308251.0110段塞流100.1220.0740.1307500.6010.22段塞流110.1280.0860.1308000.3510.25段塞流120.1250.0880.1358250.6010

8、段塞流13