多相管流中压降和持液率的影响因素分析
水平气液两相管路压降计算方法研究
１研 究背 量 和意 义
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
气 液两相 流的流型 ， 然 后根据各 流型的特 点 ， 分析 其流动特性 并建立 关系式 。 这
种 方法 考虑 了两相 流的 流型特 征 ， 具有 较强 的针对 性。 在 涉及 到气 液两相 流动
近年来 ， 原油在 经历 了大规模 的开采之 后 ， 油 气资源逐 渐减少 ， 人们 不得不 把更 多 的视线 转移到 沙漠 、 滩 海等地 理和 自然条 件 比较恶 劣的地 区 。 为 了使 沙 漠油 田和滩海 油 田的开 发更 加经济有 效 ， 采用长距 离油气 多相混输 技术越来 越
工艺技 术越来 越ＢＹ － 泛地应 用【 ｌ ， ２ ］ 。 多相 混输 技术能够 充分利用 已有 平台的 油
气处理 能力 和 输送 能力 来 开发边 际 油气 田 ， 甚至 可 以不建 平 台开 发深海 油 气 田。 该技 术的 利用能够 减少海 底管道 的长度 和费用 ， 充分利 用天 然气。 对于滩海 油 田， 采用 多相 混输 技术可 简化 海上设 施 ， 降低 费用 。 据测 算 ， 采用 多相混 输 技
以Ａ ｌ ｖ ｅ ｓ ￣ 型划分 法为 代表 ， 将 气液 两相 水平或 者稍 微倾 斜管路 中的流型 划分
为 以下 七种 ： 气 泡流 、 气团 流 、 分层 流 、 波 浪流 、 段 塞流 （ 冲击 流 ） 、 环状 流 、 雾状 流。 目前对 流 型的判 别常采 用 的方法有 流型 图判别 法和 经验 公式法 。 应用 较为 广 泛 的流型 图有 贝克（ Ｂ ａ ｋ ｅ ｒ ） 流 型 图、 曼 德汉 （ Ｍａ ｎ ｄ ｈ ａ ｎ ｅ ） 流型 图、 布 里尔 （ Ｂ ｉ ｆ ｌ １ ）
科 学 论 坛
海底多相流混输管道压降计算主要影响因素分析
参 数包 括管长 ２ ３ ｍ、 ．１ ｋ 管径 ２ ４ｍｍ、 ５ 起输压力１１０ ０
ｋ ａ 起输温度 ６ ℃、 Ｐ、 ０ 原油粘 度 （０ １ ８ ． ａＳ ４ ℃） ４ ９０ｍＰ ・ 、
管道 压降计 算 为例 ， 以黑 油 物 理 模 型 为 基 础 ， 用 利 Ｐ Ｐ Ｆ Ｏ 软件 ， 究分 析 压降计 算模 型 、 输温 度 、 ＩＥ Ｌ 研 起 气体 流量 及总传热 系数 （ 等 对混 输 管 道压 降计 算 Ｋ）
关 键 词 海 底 管道 多相 流混输 压 降计 算 计 算模 型 主要 影响 因素 最 小压降 气液 比
多 相 流混输技 术研 究始 于 ２ ０世 纪 ５） （年代 。早
这 １ 种 压降计 算模 型”中 ， ｕ ｌｒｅ ａ Ｃ ｒｅ ｔ ｎ １ Ｄ ｋｅ ｔ ｌ ｏｒｌ ｉ ａｏ
的影 响 。
液体 流量 ３ ８ ２ ３ｄ 气 液 比 ２ ．３ ８．８ｍ ／ 、 ８４ 。表 ２数据 是
用与表 １ 所列相 同压 降计 算模 型 得到 的某 工况 下渤 西 油 田群 ＱＫ １ —～ Ｑ ８ １混 输 管 道 压 降 计 算 ７３ Ｋ １—
ｌ 压 降计 算 模 型 对 混 输 管 道 压 降计 算
用不 同压 降计 算模型得 到 的混 输管道 的压 降 结果相 差很 大 ， 在设 计混 输管道 时 ， 应根据 实际情况 选
择 合 适的模 型 。设 计 高 粘原油 混输 管道 时 ， 应根 据 油品物性 将起 输 温度控制 在ห้องสมุดไป่ตู้适 当的范 围 ； 计低 设
粘原 油混输 管道 时， 在满足 管道 终端 温度要 求条 件 下 ， 应尽 量 降低 起输 温度 。 海底 油 气混输 管道存
周 晓 红 叶 兵 。
气井多相垂直管流段压力损失敏感性分析
油管长度 ， Ｐ为流体的密度 ，ｇｍ 。 ｍ： ｋ／
利用 常 用 的 Ｈ ｇｄｒ ａｅｏｎ—Ｂｏ ｎ多 相 管 流 计 算 ｒ ｗ 方法 ， 其基 本方 程为 ：
ｇ＋
气 井 多相 垂 直 管 流 段 压 力 损 失 敏 感 性 分 析
杨 帆
（ 中国地质大学 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘要 ： 井筒垂直 多相 管流是整 个油气生产 系统 中非常重要的部 分 ， 流体在垂 直管流 中的压 力损 失也在其 中 占有很 大的 比例 。利 用广泛使 用 的 Ｈ ｇ ｄｍ —Ｂｏ ｎ垂 直 管流计 算公 式 ， ａｅｏ ｒｗ 分另 改
前
言
目前大 部分 气井 采用 直 井进 行开 采 ， 气体 在 井
感 性 ， 以有 针 对 性 地调 整 工 作制 度 ， 小 垂 直 管 可 减
流段 的压力 损失 。
筒管 柱 中 的流 动 可 以看 成 是 垂 直 管 流 。分 析 垂 直
１ 分析方法
１ １ 理论 公 式 ．
管流段的压力分布 ， 是为 了正确地选择完井管柱 ， 预测井的 自喷产能 ， 判断井底积液 ， 计算携液产量 ，
ｍ ｓ； 为流体 流动方 向与水平方 向的夹角 ， 。 ； ／。０ （）
ｕ ｕ为 动 能 项 ，ａｍ；ｄｓ Ｏ为 举 升 项 ，ａ ｍ； ｄ Ｐ／ ｇ Ｌｉ ｎ Ｐ／ ｄ 为外 界对 系统作 的功 ，；Ｌ Ｊｄ 为摩 阻项 ，ａｍ。 Ｐ／
对 于气 体垂直 流动 ， ０ ｄ ０ ｄ ０ 而且 动 ０： ， ＝ ，Ｌ＝ ，
第１ ５卷第 ５期 ２０ ０ ８年 １ ０月
文章 编 号 ：１０ ０ ６—６ ３ （０ ８ ０ ５ ５ ２０ ） ５—０６ Ｏ ０ ３一 ３
三种多相流动压力分布计算方法
(3-14) (3-15)
③确定摩阻系数fm
a.计算两相雷诺数NREm：
N REm
= 1000ρnvmd
/(μ
Hl l
μ
1− g
Hl
)
b.根据ε/d和NREm，由公式确定摩阻系数fm。
④
计
算
Δ
(
v
2 m
)
2.2 Orkiszewski 方法
Orkiszewski 法适用于高气油比的中低产井。 ⑴ 压力梯度方程式
（2）计算本段的平均温度 T 和平均压力 p ，并确定该 T 和 p 下的全部流体性质参数：溶解油气
比 Rs 、原油体积系数 Bo 和粘度 μo 、气体密度 ρ g 和粘度 μ g 、混合物粘度 μ m 、液体的表面张力σ 。
（3）先计算该段的压力梯度 ⎜⎛ dp ⎟⎞ ，然后计算对应于 Δh 的压力增量 Δp = Δh⎜⎛ dp ⎟⎞ 。
d)水为连续相，并且vm<3.048m/s时，
(3-28)
δ = 0.00252 lg(μ1 ) / d 1.35 − 0.428 lg(d ) + 0.232 lg(vm ) − 0.782
δ还要受以下条件的限制：
(3-29)
当vm<3.048m/s时， δ ≥ −0.2133vm ；
当vm>3.048m/s时， δ ≥ −vs Ap (1 − ρ m / ρl ) /(qm + vs A) 。
(3-32)
d.环雾流
qsg
=
ALm
(
ρl gσ
l
) 0.25
(3-33)
(a)气体所占的空间分数Hg：
H g = qsg / qm
持液率计算
持液率的计算多相流混输管线的工艺计算主要包括流型判别、持液率和压降计算。
其中持液率的计算是流型判别、压降计算的基础，在工艺计算中占有重要的地位。
下面将介绍Beggs —Brill 相关式计算水平管和倾斜管持液率的方法。
在进行持液率计算前，首先需要确定流型。
Beggs —Brill 把流型分为四种：分离流、过渡流、间歇流和分散流 。
1 水平管持液率计算分离流、间歇流和分散流的水平管持液率从按下式计算：（1.1） （1.2）式中：Fr 为弗劳德准数，系数a 、b 、c 的值见表1-1。
表1-1系数a 、b 、c 的值过渡流的水平管持液率H L (0)按下式计算：（1.3） 式中： （1.4）（1.5）其中：从H L (0)S ，H L (0)L 分别为分离流和间歇流的水平管持液率。
2 倾斜管持液率计算先判断流型，倾斜管流型判别方法准则如表2-1：表1-2气液两相倾斜管路流型判别准则cb LL )0(Fr aR H =gdw Fr 2m=L BH S AH H L L L )0()0()0(+=233L L FrL A --=AB -=1倾斜管线的持液率从H L (θ)为： （1.6） 式中： （1.7）（1.8）（1.9） （1.10）N lw f ——液相折算速度准数； w sl ——液相折算速度，m/s ； σ ——液相表面张力，N/m 。
对于θ＝90°的垂直管线 ，ψ=1+0.3C 。
d ，e ，f ，g 为与流态有关的系数，其值见表2-2。
(θ为管道倾角)表2-2 系数d ，e ，f ，g 的值14()f llw sl N w g ρσ=24/sl l w Q d π=(1)ln()e f gL LlwC R dR N Fr =-)0()(L L H H ψθ=)]8.1(sin 31)8.1[sin(13θθψ-+=C。
低含液率多相管路平均持液率
第56卷 第6期 化 工 学 报 Vol 156 No 16 2005年6月 Journal of Chemical Industry and Engineering (China ) J une 2005研究简报低含液率多相管路平均持液率王武昌1,李玉星1,唐建峰1,喻西崇2(1中国石油大学(华东)储建学院储运工程系,山东东营257061;2中海油(中国)有限公司科技中心,北京100027)关键词:油气混输;清管;平均持液率;灰色关联中图分类号:TQ 02111 文献标识码:A文章编号:0438-1157(2005)06-1004-05Average holdup in multip hase pipelines wit hlow loads of liquidsWAN G Wuchang 1,L I Yuxing 1,TAN G Jianfeng 1,YU Xichong 2(1Department of Storage and Transportation Engineering ,China University of Petroleum ,Dongying 257061,S handong,China;2Technology Research De partment ,CN OOC Research Center ,B ei j ing 100027,China )Abst ract :The experimental st udy on average holdup in multip hase pipelines wit h low loads of liquids was conducted on a large multip hase flow loop.The average holdup increased wit h increasing liquid load and decreased wit h increasing gas velocity ,and also depended on t he undulation of pipeline and flow patterns in t he pipeline.The effect s of eight dimensionless parameters on average holdup were seriated wit h grey relational degree analysis so as to find t he mo st important factors affecting t he average holdup in multip hase pipelines wit h low loads of liquids 1An average holdup correlation based on low liquid loads was also developed and t he correlation related t he mo st important t hree factors including superficial gas velocity number (N gw ),superficial liquid velocity number (N lw )and liquid Reynolds number (Re l )to t he average holdup.Finally t he correlation was tested wit h t he field data and t he result was satisfying.Key words :oil 2gas mixing t ransportation ;pigging ;average holdup ;grey relational degree analysis 2004-08-10收到初稿,2004-12-06收到修改稿.联系人及第一作者:王武昌(1979—),男,硕士研究生. 引 言油气混输管线运行中突出的问题是管线中积液和内腐蚀,液体聚积在管线的低点处,引起管线压降上升,管线过流面积减小,输送效率下降,解决办法是对管线进行清管[1].清管频率和管道终端液塞捕集器尺寸的确定与管道中集液量有很大关系[1],所以必须充分研究各种工况下管道中的集液量,以便合理确定清管频率和液塞捕集器尺寸,减小运行和建设费用.管道中的集液量取决于管道的平均持液率,目前采用的仪表测量方法只能测量某一截面的持液率,不能测量整个试验环道的平均持液率,而管道平均持液率是确定清管频率以及捕集器(分离器)尺寸的基础数据,因而采用清管的方法研究管道平均持液率是一种有效而实际的方法.本文通过大量的清管试验研究管路平均持液率的变化规律,获得了能够用于实际生产的平均持液率计算关系式. Received date :2004-08-10.Corresponding aut hor :WAN G Wuchang.E -mail :wuchang 555@1631com1 试验系统及研究方法清管试验在石油大学(华东)多相流试验环道上进行,试验装置流程如图1所示,试验管路清管装置包括发球装置、收球筒和末端储液罐.经离心泵增压、调节阀调压、液体质量流量计计量的液相和由压缩机增压、调节阀调压、气体流量计计量的压缩空气进入气液混合器,混合后进入长约354m、管径为81mm的试验环道,其中试验环道内环道可增加长为40m的能够在-30°～+ 30°范围调节角度的U形管,用来研究管路的起伏特性.环道上安装了温度、压力、截面含气率、流型等流动特性测量装置.管道终端安装有管束式捕集器和容积式捕集器.气液两相流出试验环道后进入液塞捕集器进行气液分离,分离后的液体流回液体储罐,气体直接放空.整个系统基本实现了微机自动控制和数据采集.Fig11 Scheme of experimental facility1—liquid tank;2—gas tank;3—mass flow meter;4—gas meter;5—mixer;6—pig launch device;7—liquid tank;8—volume type slug catcher;9—finger slug catcher;10—flow meter;11—pattern identifier;12—pig tap;TI—temperature transducer;PI—pressure transducer;PDR—pressure differential通球试验中,采用快速切换阀门方法使流出管道的液体进入旁接计量罐,从而直接测量管道内的集液量.此次试验选择了4种液相介质:水、-10#柴油、柴油水混合物以及Hvzw150润滑油,通过水平环路和附带起伏环路的清管试验,研究了流动参数和液相介质物性对平均持液率的影响.2 管道平均持液率规律通过清管可直接得到管道中的集液量,并据此计算管道平均持液率.H l=A lA(1)假设管道内沿线持液率相等,则平均持液率为H l=4Q pigπL D2(2)下面以试验数据为基础针对介质、流动参数、管路条件等因素对平均持液率的影响规律进行分析讨论.211 平均持液率随气相折算速度的变化规律从图2可以看出:液相折算速度保持不变时,随着管路入口气相折算速度增大,管道平均持液率不断减小.气相速度的增大使气液相的剪切力也相应地增大,气相对液相的携带能力增强,导致更多的液体被气体带出管道,实际上这一现象在文献[2,3]以及本次研究进行的气相流量瞬变试验中都得到了证实.在实际生产中,经常采用这一原理进行油气混输管路的水力清管操作.Fig12 Relationship between average holdupand superficial gas velocity212 平均持液率随液相折算速度的变化规律由图3可知:当气相折算速度保持不变时,随着管路入口液相折算速度增大,平均持液率不断增大.只增加液相流量而不增强气相的携带能力,导致越来越多的液体滞留在管内,使管道中的集液量逐渐增加,管道中平均持液率不断增大.213 管路起伏对管道平均持液率的影响图4中θ表示环路中U形管段的起伏角度,单位为(°).试验介质为水和空气.从图中可以看出:无论环路是否有起伏,随着管路入口气相折算速度增大,管道平均持液率均减小.而对相同工况,水平环路平均持液率要小于起伏环路平均持液率.这说明管路起伏将导致管道平均持液率增加.・51・ 第6期 王武昌等:低含液率多相管路平均持液率Fig 13 Relationship between average holdupand superficial liquid velocityFig 14 Effects of pipe undulation on average holdup管道沿线出现起伏时,起伏点前由于高程阻力增加,使管道中平均持液率增加,而起伏点后,受重力影响,管道内的平均持液率要降低.因此,整个管道的平均持液率是由两段管道共同作用而决定的,也即管道中的平均持液率与起伏点的位置有关,本文研究的试验装置起伏段距离入口为240m ,即起伏点前管道长度要比起伏点后的管段长,从而导致整个管道的平均持液率增加.Fig 15 Effects of liquid characters on average holdup214 液相介质物性对平均持液率的影响图5给出了不同工况下管道内的平均持液率随液相介质的变化规律.图中按照流型选取了6种工况,如表1所示.T able 1 Experiments ’listNo 1w s l /m ・s -1w sg /m ・s -1Pattern 1a 010********stratified flow 2a 010********stratified flow 3a 010********stratified flow 1b 01145131483slug flow 2b 01145211573slug flow 3b01145321360slug flow根据试验数据分析,其他3种液相介质(mix 2t ure 为柴油水混合物)条件下平均持液率随气相折算速度、液相折算速度以及管路起伏的变化规律与液相介质为水的试验规律非常相似,只是数据大小有些区别.气液相介质对平均持液率的影响主要体现在液相黏度和气液相间表面张力的变化上.液相的黏度越大,气液间表面张力越大,气相对液相的携带能力就越小,平均持液率也就越大.润滑油的运动黏度(40℃,32mm 2・s -1)远大于水(40℃,1mm 2・s -1)、柴油(40℃,3mm 2・s -1)及柴油水混合物的运动黏度,同时润滑油与空气之间的表面张力也比其他介质高,所以在相同的工况下,介质为润滑油时管道中的平均持液率就高于其他介质的情况,这与图5中所显示的一致.此次试验发现液相介质为柴油和水时,管路的平均持液率的相对大小与工况有关,当液相折算速度w s l =01081m ・s -1时,柴油的平均持液率大于水的平均持液率;而当液相折算速度w s l =01145m ・s -1时,柴油的平均持液率小于水的平均持液率.这种不同主要是由于流型的差异造成的,w s l =01081m ・s -1时均为分层流,而w s l =01145m ・s -1时则均为段塞流.由于试验中柴油水混合物中含油比较少,油水混合物的物性与水的物性相差不大,因而得到的水和柴油水混合物两种情况下的平均持液率基本相同.3 平均持液率灰色关联分析及计算关系式的确定311 平均持液率的灰色关联分析影响平均持液率的因素非常多,很难对其进行数理统计处理,而且现场应用关心的也只是一些主要影响因素,因而应该找出影响平均持液率的主要因素,进而确定出各种工况下管路的平均持液率.邓聚龙教授提出的灰色理论方法可对有限的、表面・6001・化 工 学 报第56卷无规律的数据进行处理,从而找出系统本身所具有的特征[4].本文借助于灰色关联理论分析各种工况下平均持液率的主要影响因素,以便深入分析各主要因素的影响程度.根据灰色关联分析方法,本文选取各种试验工况下的平均持液率为参考数列.对于对比数列则是根据试验分析以及前人的文献经验针对管道中的平均持液率选择了8个影响比较大的量纲1数来作为对比数列,进行灰色关联分析,即:气相折算速度准数(N gw)、液相折算速度准数(N l w)、液相性质准数(N l)、管径准数(N d)、液相雷诺数(Re l)、Froude数(Fr)、Euler数(Eu)以及Weber数(W e)[5].上述8个量纲1数反映了管道结构、流体物性以及流动特性,相应的灰色关联度如表2所示.T able2 R esults of grey relational degreeanalysis on average holdupFactors N gw N l w N l N d Re l Fr Eu Wegrey relationaldegree017401679014840153101656014370161701536由表2可知,各量纲1数对平均持液率的影响顺序为:N gw>N l w>Re l>Eu>W e>N d>N l> Fr.312 平均持液率计算关系式的确定根据灰色关联的分析结果,本文选择对平均持液率影响最大的3个量纲1数进行回归拟合,即:气相折算速度准数(N gw)、液相折算速度准数(N l w)以及液相雷诺数(Re l),得到的关系式如下.H l=015623-010597ln N gw+010446ln N l w-010164ln Re l(3)为了验证回归关系式的准确性,下面选择在锦州收集到的J Z2022海底管道现场生产数据对回归关系式进行验证.J Z2022海底管道管径30418 mm,管长51km,全线高程-15～27m,环境温度为311℃,管道输送的介质组成中甲烷占81123%.J Z2022管道在5个流量下进行了5次通球清管实验,通球后清出的管道内集液量及平均持液率的验证结果如表3所示.从表3可以看出,根据试验数据拟合的关系式与现场实际运行数据相比,误差最大的也只有14186%,这一误差对于现场应用是可以接受的,因而本文得到的关系式可以用来预测实际运行管道的集液量和平均持液率.T able3 Comparison betw een predicted and measured d ata DateFlowrate/km3・d-1AccumulatedliquidMeasured/m3Calculated/m3Liquid holdupMeasured CalculatedRelativeerror/% 5116—51197206086121201164011650169 5119—51221000486185231101131011417145 5122—512890049856619011340115313183 5128—51318605231558110011410115610199 6113—6116106040412464120110901125141864 结 论本文选择4种液相介质,通过大量的清管试验得到了平均持液率随气、液相折算速度、液相介质物性以及管路起伏情况等多种因素的变化规律,利用灰色关联理论分析了平均持液率的各种影响因素,回归了平均持液率的计算关系式并对其进行了验证,得到以下结论.(1)管路平均持液率随液相折算速度增加而增加,而随气相折算速度增加而减小.(2)管路中出现起伏段会造成平均持液率增加.(3)液相介质为润滑油的试验管道平均持液率最大;液相为水和柴油的试验管道平均持液率与管路的流型有关:分层流时,液相为柴油的平均持液率大;而段塞流时,液相为水的平均持液率大;液相为油水混合物的平均持液率与液相为水的平均持液率相差不多.(4)根据灰色关联分析,各个量纲1数对平均持液率的影响程度顺序为:N gw>N l w>Re l>Eu> W e>N d>N l>Fr.(5)本文根据灰色关联分析结果选取气相折算速度准数(N gw)、液相折算速度准数(N l w)以及液相Reynolds数(Re l)回归出了平均持液率的计算关系式,并用现场试验数据对该关系式进行了验证,结果表明本文得到的关系式能够比较准确地预测管道中的平均持液率.符 号 说 明A———管道横截面积A l———管道内平均液相流通面积・71・ 第6期 王武昌等:低含液率多相管路平均持液率D ———管道内径H l ———平均持液率L ———管道长度Q pig ———管道集液量References[1] Li Yuxing (李玉星),Feng Shuchu (冯叔初).Simulation ofpigging dynamics in two 2phase flow pipeline.J ournal ofChemical I ndust ry and Engineering (China )(化工学报),2004,55(2):271—274[2] Jiang Yanming (江延明),Li Yuxing (李玉星),FengShuchu (冯叔初).Characteristics of flow rate transient s in gas 2liquid flow.J ournalofChemicalI ndust ryandEngineeri ng (China )(化工学报),2003,54(3):321—326[3] He Limin (何利民),Guo Liejin (郭烈锦),Chen Xuejun(陈学俊).A experimental study of t he flowrate transient s in slug flow.Chinese J 1Chem 1Eng 1,2002,10(4):396—403[4] Deng J ulong (邓聚龙).Grey System Element s (灰色系统基本方法).Wuhan :Huazhong University of Science andTechnology Press ,1990[5] Feng Shuchu (冯叔初),Guo Kuichang (郭揆常),WangXuemin (王学敏).Gas 2Oil Gat hering and Transporting (油气集输).Dongying :University of Petroleum Press ,20021133—182信息与交流 中国育成世界首株转基因抗盐碱杨树———中天杨世界上第一个可用于大田广泛栽培的转基因抗盐碱杨树———中天杨,日前在山东省东营市培育成功并通过了中科院鉴定,为中国及世界盐碱地绿化找到了一条新途径。
油气水多相管流预测方法研究
油气水多相管流预测方法研究王修武;罗威;刘捷;廖锐全;陈元虎【摘要】为解决常用多相流计算方法对现场实测井预测存在较大偏差的问题,运用室内实验与拟合检验相结合的方法,开展了油气水多相管流系统性实验研究.对流型预测模型及其中2种具有持液率计算能力的预测模型(Beggs-Brill、Mukherjee-Brill)进行检验后发现,最适合的流型预测方法为Mukherjee-Brill模型,其准确性得到进一步验证;明确持液率预测的准确性是压降预测的关键因素.重新拟合得到的预测新模型,经现场实测数据检验表明,其平均相对误差为5.08%,较其他模型预测精度至少提高3个百分点,表明新预测模型具有较高的精度与可靠性.新模型能够为实际油气井的生产设计提供理论参考.%In order to improve the relatively great deviation between conventional multiphase flow calculation and field well logging,laboratory experiment and fitting test are combined to experimentally study the oil-gas-water multiphase flow. The flow pattern prediction models and two prediction models with liquid holdup calculation (Beggs-Brill、Mukherjee-Brill)are analyzed,the Mukherjee-Brill model with high accuracy is considered as the most suitable prediction method. It also demonstrated that the pressure drop prediction is greatly dependent on the prediction accuracy of liquid holdup. A new prediction model is obtained by re-fitting test and tested by field data, which indicates that the average relative error is only 5.08%.The corresponding prediction accuracy is increased by at least 3 Persentage Points comparing with that of other models,which further higher accuracy and reliability ofthis new mode. This new obtained model could provide a theoretical reference for the field production design of oil-gas wells.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2018(025)002【总页数】6页(P70-75)【关键词】多相流;流型;压降预测;持液率【作者】王修武;罗威;刘捷;廖锐全;陈元虎【作者单位】长江大学,湖北武汉 430100;中国石油气举试验基地多相管流实验室,湖北武汉 430100;长江大学,湖北武汉 430100;中国石油气举试验基地多相管流实验室,湖北武汉 430100;长江大学,湖北武汉 430100;中国石油气举试验基地多相管流实验室,湖北武汉 430100;长江大学,湖北武汉 430100;中国石油气举试验基地多相管流实验室,湖北武汉 430100;中国石化江苏油田分公司,江苏扬州 225000【正文语种】中文【中图分类】TE3120 引言多相管流的研究已经有30多年的历史，研究得到的多相管流预测方法有二十几种，被广泛应用的多相流计算方法接近10种。
基于流型划分的模型
基于流型划分的模型摘要：多相流动是自然界、人类日常生活和工程技术中最常见的现象，它比单相流具有更广泛的的普遍性和实用性，但其物理特性及数学描述却要复杂得多。
因此研究多相流技术也就建立了各种模型。
均相流模型、分相流模型、漂移通量模型、基于流型的模型和组合模型，这些都是常见的多相流模型。
本文重在介绍基于流型的模型，包括贝克(Baker)计算模型和贝格斯－比尔(Beggs —Brill)计算模型。
关键词 Baker 计算模型 Beggs —Brill 计算模型1 引言基于流型划分的模型是对于各类多相流中的各种流型，由实验结果建立一系列的经验、半经验公式，并绘制出流型图，供工程应用。
常见的模型有贝克(Baker)计算模型和贝格斯－比尔(Beggs —Brill)计算模型，后文将具体介绍这两种模型。
2 常见的计算模型在多相流工艺计算中，最重要的就是计算压降和持液率两个工艺参数。
下面是常见计算模型计算重要工艺参数的方法。
2.1 贝克(Baker)计算模型贝克计算模型主要用于计算水平或微小倾角气液两相管路的压降。
在进行压降计算前，先要用贝克（Baker ）流型图进行流型的判别。
不同的流型有不同的计算公式。
2.1.1 贝克（Baker ）流型图判别流型1958年，贝克提出一幅通用于各种介质的水平管流型分界图。
该图在提出后相当长的一段时间内获得了广泛应用。
贝克法(7种流型)将流型分为:气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、环状流和弥散流。
其流型划分图如图2-1所示。
图的纵坐标以g G /A θ表示，横坐标以1G θψ/g G 表示。
这两组变量分别正比于气相质量速度和液、气相质量速度之比值。
参数θ和ψ分别定义为:（2.1）（2.2）式中： Δg ——管路条件下气体对空气的相对密度；Δl ——管路条件下液体对水的相对密度；σw ——水的表面张力，σw =73×10-3 N/m ；σ1——液面的表面张力，N/m ； μw ——水的粘度，取l mPa ·s ；lg ∆∆=θ312l 1l l 31073312l w w l l w ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-⨯=⎥⎥⎥⎦⎤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=μσρρμμσσΨμ1——液相粘度，mPa ·s为了便于在计算机上使用，可用圆锥曲线和直线对各流型分界线进行回归，得到各流型的分界线：1）分界曲线C 1~C 4的方程：C 1： （2.3）其中： t 1 = -0.2416111x -0.3066479S 1= t 12 -1.88392(-0.03503182x +0.0009900329)(x +1)C 2： （2.4）其中： t 2 = 0.9651259x -2.929975S 2= t 22 +2.507024(-0.6786298x +1.371668)(x -0.3992537)C 3： （2.5）其中： t 3 = -0.1802189x -0.6310028S 3= t 32 -1.68626(-0.06970762x +0.3322258)(x +0.1417911) C 4： （2.6） 1.E+021.E+031.E+041.E+051.E+061.E-011.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04G l θψ/G g ，无因次G g /A θ，千克/(米2.时)分层流波浪流气团流冲击流气泡流环状流弥散流C 1C 2C 3C 4L 3L 2L 19419619.081875.311s t y -+=253512.195.322s t y +-=84313.00.533s t y +-=05662227.0190299.244s t x +-=其中：t4 = 0.03879953y-0.5815664S4= t 42 +0.1132445(-0.1796877y+0.7710848)(y-5)2）分界直线：L1~L3的方程为：L1：（2.7）L2：（2.8）L3：（2.9）3）流型判别程序流程图（见图2-2）图2-2贝克流型判别程序流程图4）确定流型的参数计算公式2111,,/4g g gG Q G Q A dρρπ===（2.10）123111(/)73μρθψσ===（2.11）13600,gx ygGGB BG Aθψθ==（2.11）lg,lg(/4.90067)x yx B y B==（2.12）2.2.2 计算压降4.2203391-0.6746608+=xy6.319154-1.028449+=yx3.361187-0.2228661+=xy计算压降的通用公式： （2.13）式中：(/)g P L ∆——管道内只有气相单独流动时的压降梯度；P ∆ ——管道内只有气相单独流动时的压降； g ϕ ——气相压降折算系数；L ——管道长度。