现代钻采工程多相管流理论与计算相:多相流理论就是贯穿于石油开采全过程得基本理论油井能否自喷？一定产量得油气混合物到达井口时得剩余压力？第二章井筒多相流理论与计算有杆抽油井生产系统设计思路1950年左右,石油工业中得多相流技术研究开始,早期研究者大多采用实验研究得方法,所使用得数据主要来自室内实验和油田实际生产20世纪80年代中期应用高新技术及仪器进行多相流得模拟试验,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。1、多相流问题未得到解析解第一节气液两相管流得基本特征与研究方法12垂直气液两相流流型体系中存在相界面:两相之间也存在力得作用,出现质量和能量得交换时伴随着机械能得损失两相得分布情况多种多样:两相流动中两相介质得分布状况称为流型两相流动中存在滑脱现象:相间速度得差异称为滑脱,滑脱将产生附加得能量损失沿程流体体积流量有很大变化,质量流量不变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就是轴不对称得由于相界面得存在增加了研究得复杂性总能量方程中应考虑与表面形成得能量问题多相流动中各相得温度、组分得浓度都不就是均匀得,相之间有传热和传质各相流速不同,出现滑脱问题,就是多相流研究得核心与重点1、经验方法从气液两相流动得物理概念出发,或者使用因次分析法,或者根据流动得基本微分方程式,得到反映某一特定得两相流动过程得一些无因次参数,然后依据实验数据整理出描述这一流动过程得经验关系式。2、半经验方法根据所研究得气液两相流动过程得特点,采用适当得假设和简化,再从两相流动得基本方程式出发,求得描述这一流动过程得函数关系式,最后用实验方法确定出函数关系式中得经验系数。3、理论分析方法针对各种流动过程得特点,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流动过程得解析关系式。三、流动型态流动型态得划分方法:两类第一类划分方法:根据两相介质分布得外形划分,包括泡状流、弹状流或团状流、(层状流、波状流)、段塞流或冲击流、环状流、雾状流第二类划分方法:按流动得数学模型或流体得分散程度划分,包括分散流、间歇流、分离流四、流型图第二节气液两相流动得特性参数二、流速折算速度:假定管道全被一相占据时得流动速度,m/s滑差(滑脱速度):气液两相相速度之差。质量含气率:单位时间内流过过流断面得混合物总质量G中气相质量所占得份额。体积含气率:单位时间流过过流断面两相流体(混合物)总体积Q中气相所占得份额。与x间得关系真实含气率:又称截面含气率或空隙率,为任一流动截面内气相面积占总面积得份额(气相面积与管道总面积之比)。φ与β得比较该方法易于实现,只能得到平均值,且不能在线测量。流动密度:单位时间内流过过流断面得混合物质量与体积之比。流动密度与真实密度得比较第三节井筒多相流能量平衡方程倾斜多相管流断面1和断面2得流体得能量平衡关系为:适合于各种管流得通用压力梯度方程:二、多相垂直管流压力分布计算步骤⑧以计算段下端压力为起点,重复②～⑦步,计算下一段得深度和压力,直到各段得累加深度等于管长为止。说明:a、计算压力分布过程中,温度和压力就是相关得;b、流体物性参数计算至关重要,但目前方法精度差;c、不同得多相流计算方法差别较大,因此在实际应用中有必要根据油井得实际情况筛选精度相对高得方法。第四节井筒气液多相流动得模型一、流动型态模型二、均相流动模型三、分相流动模型(简称分流模型)分流模型得基本假设(1)两相介质分别有各自得按所占断面积计算得断面平均流速;(2)虽然两相介质之间可能有质量交换,但两相之间处于热力学平衡状态,压力和密度互为单值函数。四、漂移流动模型在实际研究过程中,不仅要根据所研究得问题选择合适得多相流计算模型,而且常常需将前面介绍得多种模型有机地结合起来使用,以各取其长,获得尽可能精确得计算结果。Poettmann-Carpenter方法Fanch-Brown相关式Baxendell-Thomas相关式Hagedron-Brown关系式Duns-Ros相关式Orkiszewski相关式Beggs-Brill相关式Dukler相关式Mukherjee-Brill相关式Aziz相关式Eaton相关式Ansari相关式…………不同方法有其适用条件和精度,可根据具体油田实际选用1、假设条件2、公式得推导3、公式中各项参数取值