多相管流第七章

采油工程原理与设计复习思考题与习题集编写：陈德春张红玲审核：张琪中国石油大学（华东）石油工程学院2012年9月目录第一章油井流入动态与井筒多相流动计算 (2)第二章自喷与气举采油 (5)第三章有杆泵采油 (7)第四章无杆泵采油 (10)第五章注水 (10)第六章水力压裂技术 (11)第七章酸处理技术 (15)第八章复杂条件下的开采技术 (17)第九章完井方案设计与试油 (17)第十章采油工程方案设计概要 (18)第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算复习思考题1.1 何谓油井流入动态？试分析其影响因素。

1.2 何谓采油（液）指数？试比较单相液体和油气两相渗流采油（液）指数计算方法。

1.3 试分析Vogel 方法、Standing 方法、Harrison 方法的区别与联系。

1.4 试推导油气水三相流入动态曲线[]max max ,t o q q 段近似为直线时的斜率。

试述多层合采井流入动态曲线的特征及转渗动态线的意义。

1.6 试比较气液两相流动与单相液流特征。

1.7 何谓流动型态？试分析油井生产中各种流型在井筒中的分布和变化情况。

何谓滑脱现象和滑脱损失？试述滑脱损失对油井井筒能量损失的影响。

试推导井筒气液多相混合物流动的管流通用的压力梯度方程。

综述目前国内外常用的井筒多相流动计算方法。

习题某井位于面积245000m A =的矩形泄油面积中心，矩形的长宽比为2：1，井径m r w 1.0=，原油体积系数2.1=o B ，原油粘度s mPa o ⋅=4μ，地面原油密度3/860m kg o =ρ，油井表皮系数2=s 。

试根据表1－1中的测试资料绘制IPR 曲线，并计算采油指数J 和油层参数h k o ，推算油藏平均压力r P 。

表1－1 某井测试数据表某井位于面积21440000m A =的正方形泄油面积中心，井径m r w 1.0=，原油体积系数4.1=o B ，原油粘度s mPa o ⋅=2μ，地面原油密度2/850m kg o =ρ，油井表皮系数3-=s ，油层为胶结砂岩。

多相流体流动中的冲蚀现象分析引言多相流体流动中的冲蚀现象是工程领域中的一个重要问题。

冲蚀现象的发生会对流体流动的稳定性和工程设备的寿命产生不利影响。

因此，研究多相流体流动中的冲蚀现象具有重要的理论和实际意义。

本文将对多相流体流动中的冲蚀现象进行分析和探讨，以期提供有关冲蚀问题的科学理论支撑和工程实践指导。

一、多相流体流动的基本原理多相流体流动是指在同一空间中存在两种或两种以上的物质同时流动的现象。

根据不同的物理特性和流动规律，多相流可以分为气固、气液、液固等不同组合。

对于不同的多相流体系统，其流动行为和冲蚀特性会有所不同。

因此，在研究多相流体流动中的冲蚀现象时，需要首先理解多相流体流动的基本原理。

多相流体流动中的冲蚀现象通常是由高速流动流体对固体表面的撞击和摩擦引起的。

冲蚀过程中，流体中的固体颗粒被冲刷、侵蚀和破坏，最终导致固体表面的损坏和磨损。

冲蚀现象的发生取决于多种因素，包括流体性质、流速、固体表面的特性等。

因此，研究多相流体流动中的冲蚀现象需要综合考虑多个因素的影响。

二、多相流体流动中的冲蚀机理多相流体流动中的冲蚀机理是冲蚀研究的核心问题。

冲蚀机理的研究可以帮助我们深入理解冲蚀现象的发生和演化过程，为冲蚀问题的预测和控制提供理论依据。

冲蚀机理主要包括两个方面：液固冲蚀和气固冲蚀。

液固冲蚀是指在液相流动中，液体撞击固体表面造成的冲蚀现象。

而气固冲蚀是指在气相流动中，固体颗粒与气体流动的相互作用引起的冲蚀现象。

液固冲蚀和气固冲蚀的机制有一定的相似性，但也存在一些差异。

在液固冲蚀中，流体的流速和固体表面的材料性质是冲蚀机理的主要影响因素。

流体的高速冲击会导致固体表面的局部破坏和脱落，进而引起冲蚀现象。

固体表面的材料性质对冲蚀机理也具有重要影响。

例如，硬度大、表面粗糙的材料更容易发生冲蚀。

在气固冲蚀中，气体流动的速度和颗粒的性质是冲蚀机理的重要因素。

气体的高速流动会导致气固两相之间的摩擦和碰撞，进而引起冲蚀现象。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711386775.7(22)申请日 2017.12.20(71)申请人 西安建筑科技大学地址 710055 陕西省西安市碑林区雁塔路13号(72)发明人 张秋利　王丹　王莎　惠相荣　周军　罗敏　訾杨　(74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任公司 61200代理人 徐文权(51)Int.Cl.G01N 17/02(2006.01)(54)发明名称一种多相流管流-射流冲刷试验装置及试验方法(57)摘要本发明公开了一种多相流管流-射流冲刷试验装置及试验方法，包括循环槽、搅拌装置、磁力管路循环泵、管道冲刷管和射流冲刷管；搅拌装置设置在循环槽内；循环槽的底部设置有出口，循环槽的顶部设置有两个管入口；循环槽的底部通过管道连接磁力管路循环泵的输入端，磁力管路循环泵的输出端分为两路支管路，为第一管路和第二管路，第一管路连接循环槽顶部的一个管入口，第二管路上设置有管道冲刷管；第二管路分为两个支管路，为第三管路和第四管路；第三管路和第四管路均连接到循环槽顶部的另一个管入口；第四管路上设置有射流冲刷管；本发明的丝束电极，能准确获得电极表面电化学参数分布信息、对电极表面平整度要求不高、扫描快、数据同步性高。

权利要求书2页 说明书3页 附图1页CN 107957393 A 2018.04.24C N 107957393A1.一种多相流管流-射流冲刷试验装置，其特征在于，包括循环槽(16)、磁力管路循环泵(5)、管道冲刷管(11)和射流冲刷管(15)；循环槽(16)内设置有搅拌装置；循环槽(16)的底部设置有出口，循环槽(16)的顶部设置有两个管入口；循环槽(16)的底部通过管道连接磁力管路循环泵(5)的输入端，磁力管路循环泵(5)的输出端分为两路支管路，分别为第一管路和第二管路，第一管路连接循环槽(16)顶部的一个管入口，第二管路上设置有管道冲刷管(11)；第二管路分为两个支管路，分别为第三管路和第四管路；第三管路和第四管路均连接到循环槽(16)顶部的另一个管入口；第四管路上设置有射流冲刷管(15)；管道冲刷管(11)和射流冲刷管(15)内均设置有三电极体系，包括丝束电极、对电极和参比电极；管道冲刷管(11)内的一个电极为丝束电极，保证管道内液体从丝束电极表面流过；射流冲刷管(15)内的一个电极为丝束电极，保证丝束电极表面迎着管道内液体的流动方向。

管内多相流流型及流型转变机理总结管内多相流流型及流型转变机理的调研（热能⼯程系，陕西西安 710049）摘要：多相流流型在油⽓⽥开发中有着⼴泛的应⽤，⽆论油藏⼯程，钻井⼯程，采油⼯整还是油⽓⽥地⾯⼯程，都会遇到管内油⽓两相流，油⽔两相流和油⽓⽔三相流，因此能否准确判断管内多相流流型及流⾏转变条件，将直接影响到对管道阻⼒，压降，流量的计算，出现严重偏差时将影响到油⽓⽣产，甚⾄危害到各种设备安全关键词：⽓液两相流；油⽔两相流；流型；流型图；流型转变；1 研究背景多相流是指两种或者两种以上具有不同相态的物质共存并具有明确相界⾯的混合物流动现象[1-3]。

管内油⽓⽔三相流动属于⽓液液三相流动范畴，油⽓⽔混合物流动现象⼴泛存在于⽯油和天然⽓⼯业中，特别是随着油⽓⽥的勘探开发逐渐转移到沙漠、极地、海洋等⾃然环境相对复杂的地区，⽽部分在役油⽓⽥⼜相继进⼊开发的中后期，从勘探开发到油⽓⽥地⾯⼯程，从地下到地⾯，处处都可以找到关于油⽓⽔多相流的应⽤实例[4]。

油⽓是深埋于地下的流体矿藏，多相流动现象⼴泛地存在于油⽓藏的开发与开采过程中。

在油⽓⽥地⾯⼯程中，从井⼝到联合站的集输管道中⼀般都是油⽓⽔混合物流动，在海洋采油中，采⽤多相混输技术，既可省去油⽓分离设备，⼜可减少⼀条输送管道，从⽽⼤⼤减⼩平台⾯积和简化⽣产管理。

⽆论是油藏⼯程，钻井⼯程，采油⼯程还是油⽓⽥地⾯⼯程，都不可避免地会遇到管道中的油⽓两相，油⽔两相以及油⽓⽔三相流动问题，开展此⽅⾯的研究⽆疑会对⽯油⼯业的发展和科技进步产⽣重要作⽤[5-7]。

相对于⽓液两相流的⼴泛研究⽽⾔，管内液液两相流的研究则进⾏的相对较少，⽽且不同研究者的研究结果也相差很⼤[8-13]。

但是⼏乎所有的研究者都认为油⽔混合物的流动特性与⽓液两相流的流动特性存在很⼤差别。

管内油⽓⽔三相流⾮常复杂，管内油⽓⽔三相混合物的流型不仅取决于⽓相和液相的流量，⽽且还与液相的含⽔率有关。

此外，管道的⼏何形状、尺⼨和倾斜⾓，流动稳定性等都对流型有重要的影响。

多相管流理论与计算《多相管流理论与计算》综合复习资料《多相管流理论与计算》综合复习资料⼀、判断题1、油⽔混合物在井筒中的流动是两相流动。

2、流型图直观地表⽰了各种流型在管道中流动的外观特征。

3、均相流动模型可较准确地计算泡状流的流动规律。

4、在其它条件相同的前提下，油井含⽔率越⾼，则井⼝产出液的温度越低。

5、⼀般情况下，在垂直多相管流的压⼒损失中重位损失所占的⽐重最⼤。

6、忽略滑脱时，⽓液混合物的体积含⽓率等于空隙率。

7、分相流动模型可较准确地计算环状流的流动规律。

8、丹斯—若斯⽅法和哈格多恩—布朗⽅法都是分流动型态计算的⽅法。

9、在计算环空⽓液流动时可采⽤当量直径来计算流速和摩擦系数。

10、天然⽓在井筒中的流动是单相流动。

11、在其它条件相同的前提下，油井产量越⾼，则井⼝产出液的温度越⾼。

12、在泡流条件下，加速度损失所占⽐重较⼩，可以忽略不计。

13、垂直井筒⽓液流动中，泡状流的滑脱损失⼤于段塞流。

⼆、选择题（可能有多个答案）1、⽔、⽔蒸⽓共同流动的体系是⼀个：（）A）单相流体系B）两相流体系C）单⼯质体系D）双⼯质体系2、油⽓混合物在垂直井筒中流动可能出现的流动型态是：（）A）泡状流B）弹状流C）段塞流D）环状流E）层状流F）雾状流3、垂直向上⽓液两相段塞流中，描述准确的是：（）A）⽓液滑脱速度v s>0 B）⽓液滑脱速度v s<0C）⽓液滑动⽐s>1 D）⽓液滑动⽐s<14、均相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（）A）泡状流B）段塞流C）层状流D）环状流5、在垂直向上⽓液两相流动中，滑脱损失最⼩的流动型态是：（）A）泡状流B）雾状流C）段塞流D）环状流6、⽓液两相流的研究⽅法包括：（）A）经验⽅法B）半经验⽅法C）数值计算⽅法D）理论分析⽅法7、以下流型属于⽔平管道中油⽓混合物的流动型态的是：（）A）泡状流B）团状流C）段塞流D）环状流E）层状流F）雾状流8、在垂直向上⽓液两相流中，流体的真实密度ρ与流动密度ρ’的关系为（）A）ρ > ρ’B）ρ = ρ’C）ρ < ρ’9、分相流动模型可准确地计算哪种流型的流动规律（）A）泡状流B）段塞流C）层状流D）环状流10、洛克哈特—马蒂内利⽅法可通过计算哪些参数来确定压⼒梯度的？（）A）全液相折算系数B）全⽓相折算系数C）分液相折算系数D）分⽓相折算系数11、不属于垂直⽓液两相管流的流动型态是：（）A）泡状流B）雾状流C）波状流D）环状流12、⽓相折算速度的计算⽅法为：（）A）⽓相体积流量除以⽓相所占管道截⾯积B）⽓相体积流量除以整个管道截⾯积C）⽓相实际速度乘以空隙率D）⽓相实际速度除以空隙率13、多相流动的压⼒损失由哪⼏部分组成？（）A）重⼒损失B）摩擦损失C）滑脱损失D）加速度损失三、简答题1、与单相液流相⽐，⽓液两相管道流动的基本特征是什么？2、解释液相的实际速度与折算速度的概念。

多相流模拟知识讲解多相流模拟多相流模拟介绍自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。

物质一般具有气态、液态和固态三相，但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。

在多项流动中，所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质，该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。

比如说，相同材料的固体物质颗粒如果具有不同尺寸，就可以把它们看成不同的相，因为相同尺寸粒子的集合对流场有相似的动力学响应。

本章大致介绍一下Fluent中的多相流建模。

多相流动模式我们可以根据下面的原则对多相流分成四类：气-液或者液-液两相流：o气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。

o液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。

o活塞流动：在连续流体中的大的气泡o分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。

气-固两相流：o充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。

o气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。

最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。

o流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。

从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。

改变气体的流量，就会有气泡不断的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。

液-固两相流o泥浆流：流体中的颗粒输运。

液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。

在泥浆流中，Stokes数通常小于1。

当Stokes 数大于1时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。

o水力运输：在连续流体中密布着固体颗粒o沉降运动：在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质。

随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里的粒子仍然在沉降。

在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。

三相流 (上面各种情况的组合)多相系统的例子气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运流化床例子：流化床反应器，循环流化床泥浆流例子: 泥浆输运，矿物处理水力输运例子：矿物处理，生物医学及物理化学中的流体系统沉降例子：矿物处理多相建模方法计算流体力学的进展为深入了解多相流动提供了基础。