【文章內(nèi)容簡介】 T 下的流體性質(zhì)參數(shù)。 ④計(jì)算該段壓力梯度odhdP?????? ⑤計(jì)算對應(yīng)于 h? 的壓力增量oi dhdPhP ????????? ⑥比較壓力增量的估計(jì)量 P? 與計(jì)算值 iP? ，若二者之差不在允許范圍內(nèi)，則 11 以計(jì)算值作為新的估計(jì)值，重復(fù)第②～⑤步，使兩者之差在允許范圍o?之內(nèi)為止。 ⑦計(jì)算該段下端對應(yīng)的深度 iL 和壓力 iP hiLi ??? ???? iioi PPP 1 ⑧以 iL 處的壓力 iP 為起點(diǎn)壓力重復(fù)第②～⑦步，計(jì)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(shí)為止。 為了簡化計(jì)算，通常對各段選取同樣的增量間隔。而在有些情況下，各段的增量間隔可以不同，這樣既能節(jié)約計(jì)算時(shí)間，而又能較好地反映出壓力分布。 計(jì)算氣 液兩相垂直管流的 Orkiszewski 方法 本設(shè)計(jì)井筒多 相流計(jì)算采用 Orkiszewski 方法。 Orkiszewski 法提出的四種流動(dòng)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(shí)，采用內(nèi)插法。在計(jì)算段塞流壓力梯度時(shí)要考慮氣相與液體的分布關(guān)系。針對每種流動(dòng)型態(tài)提出了存容比及摩擦損失的計(jì)算方法。 圖 1 氣液混合物流動(dòng)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(dòng)能變化之和。由式 (236)可直接寫出多項(xiàng)垂直管流的壓力降公式： mmmmf dvvdhgdhdP ??????? (26) 式中 P — 壓力， Pa； 12 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(dòng)能項(xiàng)只是在霧流情況下才有明顯的意義。出現(xiàn)霧流時(shí)，氣體體積流量遠(yuǎn)大于液體體積流量。根據(jù)氣體定律，動(dòng)能變化可表示為： dpPA qWdvv p gtmmm 2??? (27) 式中 pA — 管子流通截面積， m2； tW — 流體總質(zhì)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(jīng)過整理后可得： ??kPkpgtfm hPAqWg ??? ]1[ 2?? (28) 式中 kP? — 計(jì)算管段壓力降， Pa； kh? — 計(jì)算管段的深度差， m； P — 計(jì)算管段的平均壓力， Pa。 表 1 流型界限 流動(dòng)型態(tài) 界 限 泡 流 Btg Lqq? 段 塞 流 SgBtg LvLqq ?? , 過 渡 流 SgM LvL ?? 霧 流 Mg Lv? 13 不同流動(dòng)型態(tài)下的m?和f?的計(jì)算方法不同，為此，計(jì)算中首先要判斷流動(dòng)形態(tài)。該方法的四種流動(dòng)型態(tài)的劃分界限如表 1 所示。 由于不同流動(dòng)型態(tài)下各種參數(shù)的計(jì)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 (29) 式中 gH — 氣相存容比 (含氣率 )，計(jì)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(jì)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(jì)算?；撍俣榷x為：氣相流速與液相流速之差。 )1(1 gp gtgp ggsLgsgs HA qqHA qHvHvv ??????? (30) 可解出 gH ： Hg?psgpstpst Av qAv qAv q 4)1(1[21 2 ???? (31) 式中 sv — 滑脫速度，由實(shí)驗(yàn)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(jìn)行計(jì)算： 22LHLt vDf ??? )1( gp LLH HA qv ?? (32) 式中 f — 摩擦阻力系數(shù)； LHv — 液相真實(shí)流速， m/s。 14 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 (33) 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(quán)平均值， 。 (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(jì)算： 圖 2 摩擦阻力系數(shù)曲線 15 gDCCvs 21? (35) (3)過渡流 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(jìn)行計(jì)算，然后用內(nèi)插方法來確定相應(yīng)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(jì)算的混合物密度及摩擦梯度。 (4)霧流 霧流混合物密度計(jì)算公式與泡流相同： ggLgggLLm HHHH ?????????? )1( 由于霧流的氣液無相對運(yùn)動(dòng)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(jìn)行計(jì)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(dòng)型態(tài)計(jì)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(jì)算混合物密度及摩擦之前需要根據(jù)流動(dòng)型態(tài)界限確定其流動(dòng)型態(tài)。圖 3 為 Orkiszewski 方法的計(jì)算流程框圖。 16 以井口油壓或井底流壓為起點(diǎn)，選擇合適的壓力間隔 P? ，假設(shè) h?計(jì)算平均 P 和 T ，并求得在此 P 和 T 下的流體性質(zhì)參數(shù)和流動(dòng)參數(shù)，以及相應(yīng)的流動(dòng)型態(tài)界限 LB、 Lg和 LM確定流動(dòng)型態(tài)霧流計(jì)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(jì)算平均密度及摩擦梯度，并進(jìn)行內(nèi)插段塞流計(jì)算滑脫速度、液體分布系數(shù)、平均