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第13卷第3期2013年1月1671—1815（2013）03-0550-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.13No.3Jan．2013 2013Sci.Tech.Engrg.水平管内水－胶凝原油两相管流微压差测量方法探讨刘晓燕高海智王忠华谭英杰武传燕陈伟（东北石油大学土木建筑工程学院1，大庆163318；黑龙江省防灾减灾及防护工程重点实验室2，大庆163318）摘要准确测量压差是模拟试验研究高含水低温条件下水-胶凝原油在水平管路中的流动特性的关键，但有关温度低于原油凝固点时胶凝原油水力悬浮输送微压差测量方面还没有见到相关报道。
分析了水-胶凝原油微压差测量存在的几个问题。
在对比分析各种压差变送器测试原理的基础上，针对水-胶凝原油两相流压差信号波动频率低、波动幅值小等特点，选用电容式压差变送器进行水平管内水-胶凝原油两相流微压差测量；并根据模拟试验中被测压差要求的量程、精度和压差信号频率确定了设备的具体型号。
对于影响测量准确度的取压口位置、导压管安装方式和仪表防堵防腐等问题，提出具体的解决方案。
关键词两相流微压差测量实验研究水-胶凝原油中图法分类号O359.1；文献标志码A2012年7月20日收到，9月14日修改国家自然科学基金（51176024）；黑龙江省自然科学基金项目（E201253）、黑龙江省研究生创新科研基金（YJSCX2012－070HLJ ）资助第一作者简介：刘晓燕（1962—），女，教授，博士。
研究方向：油气储运及节能技术。
E-mail ：liu_xydq@ ）。
在水平管道内，多相流各相间存在时刻变化的相界面，随流速、温度和相分率等参数的改变而表现出不同的形态，其动力学性质、相间的质量和热量传递差异很大［1—3］。
因此，确定并划分多相流的流型，就成为进一步研究多相流及其流动规律的前提和基础。
描述水平管多相流流型的参数有很多，如相流速、相分率、压力、压差等，当流型发生变化时，压差能够迅速的做出响应，表现出不同形式的压差波动信号。
学校代码：11414学号：B0202080油－水两相管流流动规律研究（申请中国石油大学工学博士学位论文）学科专业：油气储运工程研究方向：多相管流及油气田集输技术研究生：姚海元指导教师：宫敬教授2005年7月Study on Oil-Water Two PhasePipe FlowDissertation Submitted toChina University of PetroleumIn partial fulfillment of the requirementsFor the degree ofDoctor of EngineeringByYao，HaiyuanOil & Gas Storage and TransportationDissertation SupervisorGong, Jing (Professor)2005.7独创性声明我呈交的学位论文是在导师指导下个人进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其他学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
特此声明。
声明人（签名）：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交学位论文的复印件，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。
特此说明。
说明人（签名）：指导教师（签名）：年月日摘要油－水两相流动是普遍存在于石油、石化工业中的一个现象。
然而，由于油－水两相流动的复杂性，目前，国内、外学者对油-水两相流的认识还很不清楚，其研究进展相当缓慢。
尤其是对于稠油－水两相管流流动规律的研究，所进行的这方面的实验很少，还存在相当大的空白，从而制约了油－水两相管流理论的进一步完善。
反九点井网非活塞式水驱面积波及系数计算方法孙强;周海燕;胡勇;石洪福;王记俊【摘要】为解决普通稠油油田反九点井网的油藏工程设计和评价问题,基于流管法和油水两相非活塞式水驱油理论,建立了一套考虑稠油启动压力梯度下反九点井网面积波及系数的计算方法.以渤海某稠油油藏为例,利用该方法分析了启动压力梯度、注采压差和注采井距对普通稠油油藏面积波及系数的影响.结果表明,当原油粘度较大时,反九点井网中存在无法动用的死油区,导致平面波及程度低,可通过提液、增大注采压差或井网加密的方式提高注入水的波及程度.【期刊名称】《复杂油气藏》【年(卷),期】2018(011)002【总页数】6页(P52-56,65)【关键词】普通稠油;启动压力梯度;非活塞式驱替;面积波及系数;流管法;反九点井网【作者】孙强;周海燕;胡勇;石洪福;王记俊【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE325;TE345渤海油田普通稠油油藏分布广泛，大多采用面积井网开发。
稠油粘度高，渗流阻力大，渗流规律偏离达西定律[1]，只有当驱动压力梯度超过启动压力梯度时，稠油才能流动。
因此，在评价普通稠油油藏水驱开发效果时须考虑非达西渗流特征。
且稠油油藏流度比高，水驱时存在强非活塞性的特征，不能简单地简化为单相流体处理。
面积波及系数是研究不同注采井网条件下原油采收率的重要依据，因此如何准确计算水驱面积波及系数对评价普通稠油油藏水驱开发效果至关重要。
目前国内外许多学者已经对面积波及系数进行过相应的研究。
张丽华、范江等分别从实验、数值模拟、概率论、量纲分析等角度对水驱面积波及系数进行了研究[2-8]，但未在数学理论上解决面积波及系数的计算问题。
A 辑第 2 卷第 2 期 0 20 年3月 05水 动 力 学 研 究 与 进 展 J OUR L O HY R D NA F D O YNAM C ISSr ,V l2 , o 2 e .A o .0 N . M r , 05 a . 20文章编号:0 04 7 (0 5 0-1 40 1 0-8 4 2 0 )20 7-6稠油 - 水两相水平管流压降 规律的实验研究*姚海元,宫敬( 石油大学多相流实验室, 北京 1 2 4 ) 029摘 要: 设 计 和 建 造 了 内 径 为 2 7 长 2 尝 粘 5. mm, 5 m 的 水 平 不 锈 钢 多 相 流 实 验 环 道, 试 性 地 利 用 稠 油 (0℃ 时, 度 为 51 1 8 m as 3 4.9 P .,密度为 9 8.5 g m ) 5 0 k / 3 与水进行了油 - 水两 相 流 流 型 和 压 降 实 验。
混 合 流 速 范 围 为 0. m s 2 / ～1. m s 入 口 2 /, 含水率范围为 0.5～0. , 混 2 7 实验温度分别为 5 、0℃ 和 7 , 0℃ 6 0℃ 并加入破乳剂重复了以上的 实 验。
本 文 着 重 分 析 了 含 水 率、 合流速、 温度、 破乳剂等因素对两相管流压降的影 响 规 律。
实 验 表 明: 型 是 影 响 压 降 规 律 的 主 要 因 素; 不 同 流 型 下, 一 流 在 同 因素对压降规律的影响程度也有所不同。
研究结论对油田现场的油 - 水混输管线的设计与安全运行具有较好的指导意义。
关 键 词: 油 - 水两相流; 流型; 压降 文献标识码: A 中图分类号: T 8 3 E6A x ei etl ne ia o ntepesr rpo ev neprm na ivs gt no h rsuedo fhay t i o - ae t op aehr otl ie lw i w tr w hs oi na pp f l z oYAO H i u n a ya , G ONGJn ig( ut hs l w L b rtr , erlu fU ies y Bi n 1 2 4 , hn ) M l p aeFo a oaoy Ptoe mo nvri , eig 0 2 9 C ia i t jA s at Ah r otlm l p ae l we prm n ie o po sanesselpp (5.mminrda ee , 2 o g bt c : r oi na u ihs f z t o x ei etpp lo f tils te ie 2 7 n e i m tr 5 mln ) i o srce . x ei et frha yo- ae t op ae l wptena dpesr rpae o d ce i i. t 0℃ , ev sc ntutd E prm ns o ev i w tr w - hs f l o atr n rsuedo r c n utd n t A 5 t i h s cs ya dd ni f h ev iae 3 4.9 P . a d9 8.5 g m rs et ey esr m ns r a e o itr eooi n es yo teha yo r 1 1 8 m as n 5 0 k / 3 epc vl .M aue et aem d frmxuevlc t t l i i ayn r m0.m s o1.m sa dw trvl m fat n fo t rigfo 2 / t 2 / n ae ou e rc o s r m0.5t 7 t5 , 0℃ a d7 i 2 o0.0a 0℃ 6 n 0℃ rs et ey F r epc vl . ui yv te m r , n ido sratn i u it tew rig lis n te b v e prm n poe ue ae e etd I ti a e , hr oe o ekn f ufcatsp t no h okn f d a d h a o e x ei et rcd rs r rpae .n hsp pr u s m i prat atr uha ae rc o ,mxuevlc y t m eauea dsratn , r nlzdh wt f c h o e m otn fcossc sw trfat n itr eoi , e prtr n ufcat aea aye o oa ette i t f rsuedo hrcei i .T eee prm nsid t htf sc c o atr f cstepesr rpc aatr t f sc i c y r l pesr rpc aatr t s hs x ei et niaeta l w ptena et h rsuedo hrcei isd et , a dtes m fco a i eet bi e t f c tepesr rpc aatr t s t i eetl wpten . hs rsl ae n h a e atrhsd frn ait s oa et h rsuedo hrcei i a d frn f f li f sc f o atrs T ee eu s r t ueu frd et gteo- ae t op aepp f wo ea o i if ls sfl o i c n h i w tr w - hs ie l r i l o prt n no i d . i l eK yw rs o - ae t op ae l w;l w pten; rsuegain e od : i w tr w - hs f l o f o atr pesr rdet*收稿日期: 2 0-70 0 40-2 作者简介: 姚海元(9 7～ ) 男, , 山东巨野人, 博士。
17转载中国科技论文在线姚海元等: 稠油 - 水两相水平管流压降规律的实验研究15 7实验室油 - 水两相流实验环道( 见图 1 上进行的。
) 整个环道由 1 英寸不锈钢管制成, 管外裹有保温1 引言在油田生产的中后期, 产出原油的含水率逐渐增 高。
由于含水原油在 开 采 和 集 输 过 程 中 的 流 动 特 性 相当复杂, 不 利 于 进 行 油 - 水 混 输 管 路 的 水 力 计 很 算。
而且, - 水两相管流的压降模型及其计算是油 油材料及伴热带, 环道上有两段 0.m 长的有 机玻 璃 制 5 成的透明观察段。
环道上共有 4 个压差测试段, 测试 同 段长度在 3～5 之 间 不 等, 时 还 安 装 有 一 局 部 取 m 样段, 通过 取 样 可 分 析 整 个 管 截 面 上 的 在 线 流 动 结 构, 从而有效克服单一依靠肉眼分辨流型的局限。
该 实验流程为: 实验前, 现 场 取 得 的 油 水 混 合 物 进 行 将加热静置分离, 然后再将分离出的油和水按实验所需 它 - 水两相流和油 - 气 - 水多相流研究的重要目标, 比例加入到油水混合罐, 调节罐内搅拌桨的转速到一 直接用于 油 田 现 场 多 相 流 管 道 的 设 计 和 运 行 管 理。
适当值, 尽量使得混 合 强 度 接 近 现 场 情 况; 时 根 据 同 当前对油 - 水两相管流的研究还不够深入, 其中的压 实验温度, 将循环水 罐 的 温 控 器 设 定 在 适 当 数 值, 打 降预测通常是将油水混合物简化为均匀的混合流, 利 开离心泵, 利用循环水对油水混合罐加热。
待罐内混 1 用油水乳状 液 的 粘 度 模 型 来 计 算 压 降 [ ]。
而 实 际 研 合液温度接近实验 温 度 时, 据 实 验 所 需 流 量, 择 根 选 究表明: - 水混输管线内可能出现十分复杂多变的 油 大或小单螺杆泵, 用 变 频 器 调 节 螺 杆 泵 的 转 速, 利 使 流型, 而流型的变化, 造 成 管 线 内 压 降 规 律 也 产 生 会 其达到实验流量。
通过各测试段的温度、 流量数值及 很大变化。
以上过于 简 化 的 计 算 方 法 不 能 准 确 的 预 其变化大小, 确定管 内 各 流 动 参 数 稳 定 后, 动 数 据 启 测管道的压降规律, 这给管线的设计和安全运行带来 采集程序, 采集质量流量、 差压和温度等数值, 并对管 很大困难。
如果能 够 掌 握 管 线 内 各 个 流 动 参 数 对 压 壁及管内不同高度位置进行局部取样分析, 从而确定 降的影响规律, 就可以通过改变有关参数将管线的压 降值控制在一个合适的水平, 从而为管线的设计奠定 理论基础, 同时也避 免 了 混 输 管 线 后 期 的 流 程 改 造。
因此, 掌握油 - 水两相管流的压降变化规律具有十分 重要的意义。
21 通过对国内外相关研 究 工 作 的 回 顾 [-4], 以 发 可管内的流动状态, 克服目测法不能应用于原油 - 水两 相管流实验的局限。
经过测量得到了油相的 粘 度 µ 、 度ρ 与 温 度 密 0 0T 的关系式:llµ =0.3 7 9-0.0 9×T 04 gg 0 7 586 T 4. ) 0 ρ =9 7-0.3 3 ( -1 8 水相的粘度 µ 、 密度ρ 与温度 T 的关系式如下: w w2 00 03 45 w µ =0.0 1×T -0.2 3×T +1.9 5现: 目前对于油 - 水两相管流中的分层流型的研究较 为深入, 而对于完全分散流型的研究则主要是在搅拌 罐中进行的, 但搅拌罐中有关能量耗散和液滴尺寸分 布的理论不能直接 用 到 管 流 中。
有 关 油 - 水 两 相 流 的流型研究也主要是 为 合 理 建 立 和 选 择 油 - 水 两 相 流的压降模型提供依据的。
然而, 由于油 - 水两相流 流型研究相对落后, 目前油 - 水两相流的压降模型也 尚未自成体系。
关于现有压降模型, 对某些流型的计 算精度较好, 但多是针对某些特定的实验装置和实验 介质而言的, 其实用 范 围 过 小; 有 关 学 者 提 出 的 不 而 分流型的压降预测模型的计算精度还有待于提高。
2 01 2 7× 0 1. w ρ =-0.0 2×T -0.5 T +1 1 9密度单位为 k / 3 , P· 。
g m 粘度单位为 m a s 实验温度分别为 5 、0℃ 和 7 , 0℃ 6 0℃ 含水率范围 在 0.5～0. 之 间, 合 流 速 为 0. m s～1. m s 混 2 7 2 / 2 /, 并进行了破乳剂对压降规律影响的实验, 破乳剂为渤 海 S 3- 油田研制的破乳剂, 浓度配比为 1 0 p 。
