石油处理-矿场集输管路.ppt

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1、油气混输管路,混输管路的流动参数；混输管路的特点和研究方法；水平气液两相管路的压降计算；倾斜气液两相管流的压降计算；两相管路中油气物性的计算。,式中 G混输管路的质量流量，kg/s；Gl液相的质量流量，kg/s；Gg气相的质量流量，kg/s。,一、混输管路的流动参数,1、质量流量和体积流量,质量流量,一、混输管路的流动参数,式中 Q混输管路的体积流量，m3/s；Ql液相的体积流量，m3/s；Qg一气相的体积流量，m3/s。,1、质量流量和体积流量,体积流量,2、流速,在混输管路内，气液相所占的流通面积分别为Ag和Al，则气相速度(m/s)液相速度(m/s),2、流速,式中 A管路流通面积，A=

2、Al+Ag,气相折算速度(m/s),液相折算速度(m/s),气液两相混合物速度是两相混合物总体积流量与流通截面积之比。即,2、流速,3.滑差和滑动比,滑差或滑脱速度,滑动比,4、含气率和含液率,质量含气率,质量含液率,4、含气率和含液率,体积含气率,体积含液率,4、含气率和含液率,截面含气率,截面含液率,质量含气率与体积含气率间的关系：,截面含气率与体积含气率的关系：,4、含气率和含液率,5、两相混合物的密度,流动密度表示单位时间内流过截面的两相混合物的质量与体积之比，即,常用来计算气液混合物沿管路流动时的摩阻损失。,真实密度表示一定长度管段内气液混合物质量与其体积之比，即,当气、液相间相对速

3、度等于零，流动密度等于真实密度。真实密度常用来计算气液混合物沿起伏管路运动时的静压损失（高程变化引起的附加压力损失）。,5、两相混合物的密度,6、摩擦压降的折算系数,全液相折算系数：设水平管路内气液两相沿管共流，其质量流量为G，压降梯度为dp/dl。另设在相同的管路中只有液相流动，其质量流量也是G，压降梯度为(dp/dl)10。,分液相折算系数：设在气液混输管路内只有液相流动，其质量流量为Gl，压降梯度为(dp/dl)l。,6、摩擦压降的折算系数,分气相折算系数：设在气液混输管路内只有气相流动，其质量流量为Gg，压降梯度为(dp/dl)g。,6、摩擦压降的折算系数,二、两相管路的特点和研究方法

4、,1、两相管路的特点与单相管路相比，油气管路有如下流动特点：流型变化多，流动不稳定；存在相间能量损失，管线中有液相的积聚；流动规律复杂，流动阻力大。,（1）流型变化多，流动不稳定,根据气液两相的分布情况和结构特征，把两相管路分成若干流型。根据油气性质、油气比、管径及其他条件的不同，可分为气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流（段塞流）、环状流、弥散流等八种流态。,图3-3-1 气液两相流动的流型（a）气泡流；（b）气团流；（c）分层流；（d）波浪流；（e）冲击流；（f）不完全环状流；（g）环状流；（h）弥散流,在单相液体流动的水平透明管地加入并逐渐增加气体量，所观察到的流型变化为：a.气泡流（

5、Bubble）：当气液混合物内的含气量不多时，气体以气泡形式浓集于管子上部。气液间的界面张力力图使气泡呈球形。气泡以与液体相等的速度或略低于液体的速度沿管运动。两相管路以气泡流型稳定运行时，一般无明显的压力波动。,气泡流,b.气团流（Pulg）：随着气量的增加，形成较大的气团，在管路上部同液体交替地流动。c.分层流（Stratified）：再增多气体量，气团连成一片成为连续气相。气液间具有较光滑的界面，相速度有较大的差别。以分层流型稳定运行时，管路也无明显的压力波动。,气团流和分层流,e.波浪流：气体量进一步增加，气体流速提高，在气液界面上吹起与行进方向相反的波浪。以波浪流型运行的管路有轻微的

6、压力波动，其波动频率较高。f.冲击流：又称段塞流。气体流速更大时，波浪加剧，其波峰不时高达管顶，形成液塞，阻碍高速气流的通过。以冲击流型工作时，其振动和水击现象最为明显，管路压力有很大波动，但振动频率较小。,波浪流和冲击流,g.不完全环状流：气量继续提高，要求管路有更大的面积供气体通过。气流将液体的断面压缩成新月形，管路顶部的液层很薄而底部的液层较厚，形成不同心的环状流。h.环状流：随着气流速度的进一步提高，不同心环状液层变薄，形成环作流。气体携带着液滴以较高的速度在紧挨管壁的环状液层的中心通过。i.弥散流：当气体的流速更大时，环状液层被气体吹散，以液雾的形式随高速气流向前流动。,不完全环状流

7、、环状流和弥散流,据研究，天然气凝析液混输管路中常遇到分层流型、不完全环状流、环状流和弥散流；而原油天然气混输管路常遇到气泡流、气团流、分层流、波浪流和冲击流等五种。,油气混输管路中的流型,（2）存在相间能量损失，管中有液相的积聚,气液相间传质，要消耗能量；气液两相的速度不同，要损失能量；液面的起伏使流道变化，气体流动方向随液面起伏而变化，相间能量损失增加；当流速较低时，积液现象较为突出。,（3）流动规律复杂，流动阻力大,由于混输流态变化大，流动不稳定，使其流动规律极为复杂，难于掌握其水力计算规律，目前尚无成熟的通用的理论计算公式来计算混输压降。,（3）流动规律复杂，流动阻力大,由于液相的急剧

8、扰动，液相被气相的拖带，气液相间的相对运动，以及液相的积聚等原因，其压降比单相流动大得多，有时混输压降比同条件下的单相流动压降高出10倍以上，流速小时差异更大。,2、气液两相管流的研究方法,各国研究工作者在处理气液混输时，常作某些假设使问题简化。采用的方法大致可归纳为三类，即均相流模型分相流模型流型模型,（1）均相流模型,把气液混合物看成为一种均匀介质，因此可以把气液两相管路当作单相管路来处理。在均相流模型中作出了两个假设：气相和液相的速度相等；气液两相介质已达到热力学平衡状态，气液相间无热量的传递。,（2）分相流模型,把管路内气液两相的流动看作是气液各自分别的流动。为此，需首先确定气液相在管

9、路内各自所占的流通面积，再把气相和液相都按单相管路处理并计入相间作用，最后将气液相的方程加以合并。目前，截面含液率和相间相互作用等数据主要依靠实验求得。,（2）分相流模型,流体力学基本方程应用于分相流模型时作出两条假设，即 气液两相有各自的按所占流通面积计算平均速度。气液两相间可能有质量的交换，但气液两相介质处于热力学平衡状态，相间无热量的传递。,（3）流型模型,分清两相流流型，根据两相流型的特点，分析其流动特性，建立压降关系式。流型模型法能深入地揭示两相流各种流型的流体力学特性，近年来受到理论界的重视，取得一定的理论研究成果。但是由于流型分界尚未统一，研究成果还不能普遍地用于实践。目前，在工程上使用的大多是在实验数据上，确立的经验关系式。,