计算气液两相垂直管流的orkiszewski方法.doc

第三节 计算气液两相垂直管流的Orkiszewski方法 一、教学目的 了解Orkiszewski方法计算压力时流态的划分方法以及压力计算方法。 二、教学重点、难点 教学重点： 1、Orkiszewski压力降公式及流动型态的划分方法； 2、各种流动型态下持液率的计算方法。 教学难点： 1、持液率的计算方法。 三、教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关流态图形。 四、教学内容 本节主要介绍两个方面的问题： 压力降公式及流动型态划分界限. 平均密度及摩擦损失梯度的计算. (一)压力降公式及流动型态划分界限 奥齐思泽斯基于1967年用三大类、148口井的实际资料对前人的研究进行了评价，加上自己的研究，提出了此方法。其主要构成为： 表1-2 奥齐思泽斯基方法的组成 流动型态 所选用的方法 泡状流 Griffith方法 段塞流 密度项用Griffith-Wallis方法，摩擦阻力梯度用奥齐思泽斯基本人的方法 段塞流与雾状流的过渡区 Duns-Ros方法 雾状流 Duns-Ros方法 他提出的四种流动型态是：泡流、段塞流、过渡流及环雾流。 图1-20 气液混合物流动型态 由垂直管流能量方程可知，压力降是摩擦能量损失、势能变化和动能变化之和： 出现雾流时，气体体积流量远大于液体体积流量。根据气体定律，动能变化可表示为： 所以压降计算式为： 表1-3 Orkiszewski方法流型划分界限 流动型态 界 限 泡 流 段 塞 流 过 渡 流 雾 流 不同流动型态下和的计算方法不同。 （二）平均密度及摩擦损失梯度的计算 1、泡流 平均密度: 气相存容比(截面含气率、空隙率)Hg ：管段中气相体积与管段容积之比值，也等于fg /f 。 液相存容比(截面含液率、持液率)HL ：管段中液相体积与管段容积之比值，也等于fl /f 。 滑脱速度：气相流速与液相流速之差。 则： 泡流摩擦损失梯度按液相进行计算： 图1-21 摩擦阻力系数曲线 2、段塞流 平均密度: ——液体分布系数。 滑脱速度 C1与Nb有关，查图1-22可得： C2与Nb及确定，查图1-23可得： （=qt/Ap） 图1-23 C2与的关系曲线 值的确定： (1)假价设一个值，求得C1及C2； (2)用式计算一个值； (3)重复计算直到假设值与计算值接近为止。 也可根据经验公式计算： 当Nb≤3000时，=(0.546+8.74×10-6) 当Nb≥8000时，=(0.35+8.74×10-6) 当3000Nb8000时 液体分布系数δ则根据连续液相的类别及气液总流速来选用计算公式，见表1-4。 表1-4 计算公式选择 连续液相 计算的公式号 水 水 油 油 3.048 3.048 3.048 3.048 a b c d 计算得的δ项满足条件： 当3.048时，δ≥-0.2132 若δ-0.2132，则取δ=-0.2132 当3.048时，δ≥ b、的计算： 式中f根据ε/D和 3、过渡流 过渡流的混合物平均密度及摩擦梯度是先按段塞流和雾流分别进行计算，然后用内插方法来确定相应的数值。 4、雾流： 雾流混合物平均密度计算公式与泡流相同： 其中：Hg=Qg/(Qg+Ql) 式中： f与气体雷诺数(NRe)g和液膜相对粗糙度有关 液膜相对粗糙度的具体值需根据，通过公式计算，当Nw≤0.005时，，当Nw0.005时，，一般说来，0.001≤≤0.5。 图1-24 Orkiszewski方法计算流程框图 五、教学后记 通过本节的学习，大多数学生都了解了Orkiszewski方法计算压力时压力降的公式以及流动型态的划分方法，了解了在不同流动型态下持液率的计算方法。 六、教学参考书 1、张琪 主编.采油工程原理与设计. 中国石油大学出版社. 2、陈家琅 主编. 气液两相管流.石油工业出版社. 七、复习思考题 1、简述Orkisgewski方法的计算过程。 第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算 第三节 计算气液两相垂直管流的Orkiszewski方法