油气井流体力学教学课件PPT气液两相流动

第五章气液两相流动第一节多相混合物特征第二节气液两相流动基本方程式第三节气液两相流动流型和流型图第四节气液两相流动压力降第五章气液两相流动第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.1多相混合物简介多相混合物：指所有的多相材料体系，当这种体系的流动变量在宏观表面上经历非微量的突变时，它们可以象流体一样流动。如果任何材料体系的非混相组分的流动特性不同，那么它们都可以被认为是多相组分体系。例如原油、天然气、地热盐水、水中的细粘土悬浮体，从力学角度看它们都是均质的，但此处认为他们为多相。第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例山体滑坡第五章气液两相流动泥石流第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例LSU气举双梯度钻井系统第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例气固两相流第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例液固两相流第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例固相颗粒周围流场-爬流现象第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例流体绕球形颗粒流动时的边界层分离ABC850u0ABC1400u0第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例输送气流气固两相流第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例引风机气力输送装置负压体系第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例送风机气力输送装置正压体系第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例引(或送)风机分流阀气力输送装置组合体系第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例抽油机井油管中的气液混合物储层油气渗流井筒油气水三相流第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例水平井筒中的气液两相流第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例欠平衡钻井环空内的气液两相流第五章气液两相流动第一节多相混合物特征1.2多相混合物流动图例多相流在油气储运工程中的应用气水油第五章气液两相流动第一节多相混合物特征第二节气液两相流动基本方程式第三节气液两相流动流型和流型图第四节气液两相流动压力降第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数1．截面含气率及截面含液率（又称真实含气率及真实含液率）2．质量流量，气相质量流量及液相质量流量AAG/1/LAAGL第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数3．质量含气率及质量含液率4.质量流速x(1-x)GGLX=W/(W+W)LGL(1-x)=W/(W+W)G=W/AG第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数体积流量气相体积流量液相体积流量QGQLQGLQ=Q+QGGGQ=W/LLLQ=W/第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数6．体积含气率和体积含液率用质量含气率表示为：(1)GGGLQ/Q=Q/(Q+Q)LLGL(1-)=Q/Q=Q/(Q+Q)(1)(1)/[(1)/]LGxxxGLx/[x+(1-x)/]第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数7．气相真实流速和液相真实流速8．气相折算速度和液相折算速度GL/GGGQA/LLLQAGJLJ/GGJQA/LLJQA第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数9．滑动比10．滑动速度/GLS//(1)GLGLJJ第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数11．气液两相流体平均密度12．气液两相流体平均流速(1)mGL)1(LGm第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数13.循环速度14．漂移速度气相漂移速度液相漂移速度()/()/CGLLGGLLWWAJJEGGmELLm第五章气液两相流动15.漂移流率气相漂移流率液相漂移流率第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数/()MGGEGGmJAA/(1)()MLLELLmJAA第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数〖例〗气液混合物在内径25mm的管道内流动，气体和液体的体积流量分别为0.85m3/min和.15m3/min，由高速摄影测得气泡的速度为50m/s，试求体积含气率、截面含气率、液相的速度以及气相和液相的折算速度、漂移速度。解：体积含气率截面含气率/()0.85/(0.850.15)0.85GGLQQQ2//()0.85/(60500.025/4)GGGAAQA442.83310/(4.90910)0.5771第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数〖例〗气液混合物在内径25mm的管道内流动，气体和液体的体积流量分别为0.85m3/min和.15m3/min，由高速摄影测得气泡的速度为50m/s，试求体积含气率、截面含气率、液相的速度以及气相和液相的折算速度、漂移速度。4/()0.15/[60(4.9092.833)10]LLGQAA0.57715028.86/GGJms液相速度气相折算速度第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数〖例〗气液混合物在内径25mm的管道内流动，气体和液体的体积流量分别为0.85m3/min和.15m3/min，由高速摄影测得气泡的速度为50m/s，试求体积含气率、截面含气率、液相的速度以及气相和液相的折算速度、漂移速度。(1)(10.5771)12.045.09/LLJms液相折算速度混合物速度smAvvAQvLGm/9.3360)4/025.014.3/()85.015.0(/)(/2第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.1基本参数〖例〗气液混合物在内径25mm的管道内流动，气体和液体的体积流量分别为0.85m3/min和.15m3/min，由高速摄影测得气泡的速度为50m/s，试求体积含气率、截面含气率、液相的速度以及气相和液相的折算速度、漂移速度。5033.9516.05/EGGmms12.0433.9521.91/ELLmms液相漂移速度气相漂移速度第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程分相流动模型基本流动模型均相流动模型一元稳定流动基本假设圆管截面压力均匀分布界面有质量交换质量守恒方程内容动量守恒能量守恒第五章气液两相流动气液两相流体在倾斜管中作分相流动时流体微元段示意图第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程GLGL＝W质量守恒dGGGGWAWx＝LLLLWA1Wx＝分相流动()///GGGGdAdzwdxdzdWdz第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程分相流动动量守恒LGGGGGGGGGGGGvdWvWdvvdWWgdzASdfAdpppA))((sin)(第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程动量守恒GLWdWdLGGGGGGGGGvdWvdWdvWgdzASdfdpA-sinLGLLLLLLLLvdWvdWdvWgdzASdfdpAsin第五章气液两相流动第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程分相流动动量守恒sin()()LGLLLGGLLGGAdpdfdfgdzAAdWW第五章气液两相流动22()[/2/2sin]qwGGLLGWWdid(/)qGGLLdidEdp能量守恒方程0w2322322(/)[/(1)/]/{/()(1)/[(1)]}/2sinGLGLdpdzxxdEdzGdxxdzg第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程第五章气液两相流动在均相流动时，上述3个基本方程式可简化mmWAsinmmAdpdfAgdzWd2(/2)sinqwmdidgdz/qmdidEdp第二节气液两相流动基本方程式2.2基本方程第五章气液两相流动第一节多相混合物特征第二节气液两相流动基本方程式第三节气液两相流动流型和流型图第四节气液两相流动压力降第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图垂直上升管中的流型1-细泡流；2-气弹流；3-块状流；4-带纤维的环状流；5-环状流第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图垂直管液体受热沸腾上升汽泡状沸腾开始线汽泡状沸腾终止线蒸干线过热蒸汽线第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图垂直上升管流型分布图222(1)LLLGxJ222GGGGxJ第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图垂直下降管中的气液两相流流型1-细泡状流型；2-气弹状流型；3-下降液膜流型；4-带气泡的液膜流型；5-块状流型；6-雾式环状流型第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图图10—6垂直下降管流型分布图1-细泡状流型；2-气弹状流型；3-下降液膜流型；4-带气泡的下降液膜流型；5-块状流型；6-雾式环状流型2GLrJJFgD1/43LL第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图水平管中的气液两相流流型细泡状流型气塞状流型分层流型波状分层流型气弹状流型环状流型第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图受热水平蒸发管中的气液两相流流型单相液体细泡状流型气塞状流型气弹状流型波状分层流型环状流型间歇性干壁干壁第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图改进的贝克流型分布图1/2GLW1/32WWLLWL第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图汽～水两相流的值及值第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图曼德汉流型分布图第三节气液两相流动流型和流型图第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图名称数值单位管子内直径12.7～165.1mm液相密度705～1009kg/m3气相（或汽相）密度0.8～50.5kg/m3气相（或汽相）动力粘度10-5～2.2×10-5Pa·s液相动力粘度3×10-4～9×10-2Pa·s表面张力24×10-3～103×10-3N/m气相（或汽相）折算速度0.04～171m/s液相折算速度0.09～731cm/s曼德汉流型分布图的适用范围第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图泰特尔的水平管流型分布图第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图泰特尔流型分布图与曼德汉流型分布图的比较泰特尔流型转换界线曼德汉流型转换界线第五章气液两相流动第三节气液两相流动流型和流型图〖例〗水平管道直径0.253m,标准状态下，天然气输量0.77m3/s，密度0.722kg/m3，油流量0.008m3/s，密度为860kg/m3。管道压力下天然气密度8.7kg/m3，油界面张力为0.025N/m，油粘度为9.8×10-3Pa·s。标准状态下空气密度1.25kg/m3，水的粘度为0.073N/m。用贝克法判别流型。解：管道截面积：222/40.253/40.0503ADm气相质量流量：00.7220.770.560/GGGWQkgs第