垂直管流实验+石油工程

中国石油大学采油工程实验报告实验日期： 成绩： 班级 学号： 姓名： 教师： 同组者： 实验一 垂直管流实验一、实验目的1. 观察垂直井筒中出现的各种流型，掌握流型判别方法；2. 验证垂直井筒多相管流压力分布计算模型；3. 了解自喷及气举采油的举升原理。二、实验原理在许多情况下，当油井的井口压力高于原油饱和压力时，井筒内流动着的是单相液体。当自喷井的井底压力低于饱和压力时，则整个油管内部都是气-液两相流动。油井生产系统的总压降大部分是用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失，只有当气液两相的流速很高时（如环雾流型），才考虑动能损失。在垂直井筒中，井底压力大部分消耗在克服液柱重力上。在水平井水平段，重力损失也可以忽略。所以，总压降的通式为： 在流动过程中，混合物密度和摩擦力沿程随气-液体积比、流速及混合物流型而变化。油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。除某些高产量凝析气井和含水气井外，一般油井都不会出现环流和雾流。 本实验以空气和水作为实验介质，用阀门控制井筒中的气水比例并通过仪表测取相应的流量和压力数据，同时可以从透明的有机玻璃管中观察相应的流型。 三、实验步骤1 检查自喷井模拟器的阀门开关状态，保证所有阀门都关闭，检查稳压罐的液位（3/4液位）；2 打开空气压缩机及供气阀门；3 打开离心泵向系统供液；4 打开液路总阀，向稳压罐中供液，控制稳压罐减压阀，保证罐内压力不超过0.12MPa ；5 待液面达到罐体3/4高度，关闭液路总阀，轻轻打开气路总阀和气路旁通阀，向实验管路供气，保证气路压力不大于0.5MPa ，稳压罐压力约为0.8MPa；6 轻轻打开液路旁通阀，向系统供液，待液面上升至井口时，可以改变气液阀门的相对大小，观察井筒中出现的各种流型；7 慢慢打开液路测试阀门和气路测试阀门，然后关闭气路旁通阀和液路旁通阀，调节到所需流型，待流型稳定后开始测量；8 按下流量积算仪清零按钮，同时启动秒表计时，观察井底流压和气体浮子流量计的示数。当计时到10秒时，记录井底流压、气体流量、液体累计流量和所用时间；9 改变不同的气液流量，重复步骤7 到8记录数据，一般取5组段塞流和5组泡流数据点。10打开气、液旁通阀，再关闭测试阀，关闭离心泵和空压机，清理实验装置，实验结束。四、数据处理数据记录表序号Pwf/MPaPt/MPaPr/MPaQg/(L/h)QL/LT/s流型10.0940.0490.2657600.6610段塞流20.1010.0510.2457000.5910段塞流30.1070.0600.3166500.7010段塞流40.1110.0620.3106000.6910段塞流50.1050.0580.2915500.6510段塞流60.1010.0520.2705000.6210段塞流70.0970.0470.2504500.6110段塞流80.0970.0460.3044000.6410泡状流+段塞流90.0960.0440.3153800.6510泡状流+段塞流基本参数：D=30mm；h=6.0m；g=1.29/m3；L=1000/m3；=0.072mN/m取第二组数据：取由此可推出：，Ls，根据流型判别方法计算第二组数据属于段塞流，实验观察现象也为段塞流，验证了流型判别方法的正确性。其余组别均按此法计算得下表：垂直管流流型计算结果表序列流动型态1段塞流2段塞流3段塞流5段塞流6段塞流7段塞流8段塞流9段塞流五、简答题1)简述实验原理以及自喷井和气举工作原理；答：原理：油井生产系统的总压降大部分是用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失，只有当气液两相的流速很高时（如环雾流型），才考虑动能损失。在垂直井筒中，井底压力大部分消耗在克服液柱重力上。在水平井水平段，重力损失也可以忽略。在流动过程中，混合物密度和摩擦力沿程随气-液体积比、流速及混合物流型而变化。油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。除某些高产量凝析气井和含水气井外，一般油井都不会出现环流和雾流。本实验以空气和水作为实验介质，用阀门控制井筒中的气水比例并通过仪表测取相应的流量和压力数据，同时可以从透明的有机玻璃管中观察相应的流型。工作原理：当射开油层时，由于井中的压力低于油层内部的压力，在井筒与油层之间就形成了一个压降。这时，由于压力降低引起岩石和流体的弹性膨胀，其相应体积的原油就被驱向井中。如果地层压力足够大，就可将原油举升到井口以上，形成自喷采油。气举采油是通过向油套环空（或油管）注入高压气体，用以降低井筒液体的密度，在井底流动压力的作用下，将液体排出井口。同时，注入气在井筒上升过程中，体积逐渐增大，气体的膨胀功对液体也产生携带作用。2)简述各流型的特征；答：泡流：气体是分散相液体是连续相，气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力影响小，滑脱现象较严重。段塞流：油、气间的相对运动要比泡流小，滑脱也小。环流：气、液两相都是连续的，气体举油作用主要是靠摩擦携带。雾流：气体是连续相，液体石是分散相，气体以极高的速度携带油滴流动，油、气之间的相对运动速度很小，气相是整个流动的控制因素。六、实验总结通过本次实验，我观察到垂直井筒中出现的各种流型，掌握流型判别方法，验证了垂直井筒多相管流压力分布计算模型，了解了自喷及气举采油的举升原理。本次实验能够成功完成多亏了老师的悉心指导。在此谢谢老师！