【文章內容簡介】 hiLi ??? ???? iioi PPP 1 ⑧ 以 iL 處的壓力 iP 為起點壓力重復第 ② ～ ⑦ 步，計算下一段的深度 1?iL 和壓力 1?iP ，直到各段累加深度等于或大于管長 L 時為止。 計算氣 液兩相垂直管流的 Orkiszewski 方法 本 設計井筒多相流計算采用 Orkiszewski 方法。 Orkiszewski 法提出的四種流動型態(tài)是泡流、段塞流、過渡流及環(huán)霧流。如圖 1 所示。在處理過渡性流型時，采用內插法。在計算段塞流壓力梯度時要考慮氣相與液體的分布關系。針對每種 12 流動型態(tài)提出了存容比及摩擦損失的計算方法。 圖 1 氣液混合物流動型態(tài) (Orkiszewski) 由前面垂直管流能量方程可知，其壓力降是摩擦能量損失、勢能變化和動能變化之和。由式 (236)可直接寫出多項垂直管流的壓力降公式： mmmmf dvvdhgdhdP ??????? (26) 式中 P—壓力， Pa； f? —摩擦損失梯度， Pa/m； h —深度， m； g —重力加速度， m/s2； m? —混合物密度， kg/m3； mv —混合物流速， m/s。 動能項只是在霧流情況下才有明顯的意義。出現(xiàn)霧流時，氣體體積流量遠大于液體體積流量。根據(jù)氣體定律，動能變化可表示為： 13 dpPA qWdvv p gtmmm 2??? (27) 式中 pA —管子流通截面積， m2； tW —流體總質量流量， kg/s； gq —氣體體積流量， m3/s。 將式 (27)代入式 (26)，并取 khdh ??? ， kpdP?? ， mm ??? ， PP? 經過整理后可得： ??kPkpgtfm hPAqWg ??? ]1[ 2?? (28) 式中 kP? —計算管段壓力降， Pa； kh? —計算管段的深度差， m； P —計算管段的平均壓力， Pa。 不同流動型態(tài)下的 m? 和 f? 的計算方法不同 ,下面按流型分別介紹。 (1)泡流 平均密度 ggLLm HH ????? ? ? ggLg HH ????? 1 1?? gL HH 式中 gH—氣相存容比 (含氣率 )，計算管段中氣相體積與管段容積之比值； LH —液相存容比 (持液率 )，計算管段中液相體積與管段容積之比值； mg ??? 、 Ｌ —在 TP、 下氣、液和混合物的密度， kg/m3。 氣相存容比由滑脫速度 sV 來計 算?；撍俣榷x為：氣相流速與液相流速之差。 14 )1(1 gp gtgp ggsLgsgs HA qqHA qHvHvv ??????? 可解出 gH ： Hg?psgpstpst Av qAv qAv q 4)1(1[21 2 ???? 式中 sv—滑脫速度，由實驗確定， m/s； sgv 、 sLv —氣相和液相的表觀流速， m/s。 泡流摩擦損失梯度按液相進行計算： 22LHLt vDf ??? )1(gpLLH HA qv ?? 式中 f —摩擦阻力系數(shù)； LHv —液相真實流速， m/s。 摩擦阻力系數(shù) f 可根據(jù)管壁相對粗造度 D/? 和液相雷諾數(shù) ReN查圖 2。 液相雷諾數(shù) : L LsLDvN ???Re 式中 L?—在 TP、 下的液體粘度，油、水混合物在未乳化的情況下可取其體積加權平均值， 。 15 圖 2 (2)段塞流混合物平均密度 Lpst psLtm Avq AvW ???????? (34) 式中 ?—液體分布系數(shù)； sv —滑脫速度， m/s。 滑脫速度可用 Griffith 和 Wallis 提出的公式計算： gDCCvs 21? (35) (3)過渡流 16 過渡流的混合物平均密度及摩擦梯度是先按段塞流和霧流分別進行計算，然后用內插方法來確定相應的數(shù)值。 MiSM sgSLSM gMm LL LvLL vL ????????? (36) MiSM ggSLSM gMt LL LvLL vL ????????? (37) 式中的 SL? 、 SL? 及 Mi? 、 Mi? 為分別按段塞流和霧流計算的混合物密度及摩擦梯度。 (4)霧流 霧流混合物密度計算公式與泡流相同： ggLgggLLm HHHH ?????????? )1( 由于霧流的氣液無相對運動速度，即滑脫速度接近于霧，基本上沒有滑脫。所以 gLgg qqqH ?? (38) 摩擦梯度則按連續(xù)的氣相進行計算，即 Dvf sggf 2 2??? (39) 式中 sgv —氣體表觀流速， pgsg Aqv /? ， m/s。 霧流摩擦系數(shù)可根據(jù)氣體雷諾數(shù) ? ?gNRe和液膜相對粗糙度由圖 2 查得。 按不同流動型態(tài)計算壓力梯度的步驟與前面介紹的用摩擦損失系數(shù)法基本相同，只是在計算混合物密度及摩擦之前需要根據(jù)流動型態(tài)界限確定其流動型態(tài)。圖 3 為 Orkiszewski 方法的計算流程框圖。 17 以井口油壓或井底流壓為起點，選擇合適的壓力間隔P?，假設h? 計算平均 P 和 T ，并求得在此 P 和 T 下的流體性質參數(shù)和流動參數(shù)，以及相應的流動型態(tài)界限 L B 、 L g 和 L M 確定流動型態(tài) 霧流 計算氣相存容比、平均密度及摩擦梯度 過渡流 分別按段塞流和霧流計算平均密度及摩擦梯度，并進行內插 段塞流 計算滑脫速度、液體分布系數(shù)、平均密度和摩擦梯度 泡流 計算氣相存容比、平均密度 和摩擦梯度 計算并比較h?，重復上述計算使h?的計算值與假設值相等或在允許的誤差范圍內 重復上述步驟，直到? ? h的等于或大于油層深度為止 圖 3 Orkiszewski 方法計算流程框圖 （ 5） 懸點 載荷和抽油桿柱設計計算 抽油桿柱設計的 主要應用 《采油工程設計與原理》。因為桿柱的