第二节 井筒气液两相流基本概念
第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算
第二节 井筒气液两相流基本概念
一、教学目的
掌握井筒气液两相流动的特点、流态及其特征；井筒气液两相流动中能量平衡方程的推导以及压力分布计算的方法（按压力增量迭代和按深度增量迭代方法）。
二、教学重点、难点
教学重点：
1、气液两相流的特性；
2
教学难点：
1、滑脱及其特征；
2
三、教法说明
.
井筒气液两相流能量平衡方程及压力分布计算步骤.
(一) 井筒气液两相流动的特性
相的概念:相是体系中具有相同化学组成和物理性质的一部分 ，与体系的其它均匀部分有界面隔开。
例如：水--冰系统、泥浆、油--气--水等均是多相体系
第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算
油气是深埋于地下的流体矿藏。随压力的降低，溶解气将不断从原油中逸出，因此，井筒中将不可避免地出现气液两相流动。采油设备的优化设计和工况分析、油气集输设计等都离不开气液两相流的理论与计算方法。
2、气液混合物在垂直管中的流动结构——流动型态的变化
流动型态（流动结构、流型）：
流动过程中油、气的分布状态。
影响流型的因素：
第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算
气液体积比、流速、气液界面性质等。
① 纯液流
当井筒压力大于饱和压力时，产液呈单相液流。
②泡流
气体
滑脱现象：
由于流体间的密度差异，引起的小密度流
特点：气体是分散相，液体是连续相；
气体主要影响混合物密度，对摩擦阻力影响不大；
滑脱现象比较严重。
③段塞流
当混合物继续向上流动，压力逐渐降低，气体不断膨胀，小气泡
第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算
将合并成大气泡，直到能够占据整个油管断面时，井筒内将形成一段液一段气的结构。
特点：气体呈分散相，液体呈连续相；
一段气一段液交替出现；
气体膨胀能得到较好的利用；
滑脱损失变小；
摩擦损失变大。
④环流
特点：气液两相都是连续相；
摩擦损失变大。⑤雾流
得很粗，绝大部分油以小油滴分散在气
气体以很高的速度携带液滴喷出井口；
气、液之间的相对运动速度很小；
气相是整个流动的控制因素。
第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算
总结：
油井生产中可能出现的
流型自下而上依次为：纯油
(液) 流、泡流、段塞流、环流
和雾流。
实际上，在同一口井内，
一般不会出现完整的流型变
化。
3、滑脱损失概念
因滑脱而产生的附加压
力损失称为滑脱损失。
f =f l +f g
Q g =v g f g
Q l =v l f l
v g =v l =v m Q g =v g f g Q l =v l f l
'ρm =ρl f l +ρg f g
f f l =ρl (ρl >>ρg ) f
由于有滑脱时，气体流速大，液体流速小，为了保持体积流量不变，气体过流断面将减小，而液体的过流断面将增加，即：
有滑脱时：v g 'v l ρm
(f l +∆f ) ρl +(f l -∆f ) ρg
f ρm ==f l ∆f ρl +ρl (ρl >>ρg ) f f
∆f ρl
' ∆ρm =单位管长上滑脱损失为：∆ρm =ρm -ρm f
1
倾斜多相管流断面1和断面2的流体的能量平衡关系为：
2mv 12mv 2U 1+mgZ 1sin θ++p 1V 1-q =U 2+mgZ 2sin θ++p 2V 222
dU +mvdv +mg sin θdZ +d (pV ) -dq =0
dU =dq -pdV +dI w
Vdp +mvdv +mg sin θdZ +dI w =0
1
dp +vdv +g sin θ
dZ +dI w =0
油相被压缩，体积减油相体积增随压力的增加，
小，水可视为不可压流体。 为不可压流体。p >p b
随压力的增加，油相被压
某不饱和油藏单井生产时，地面油产量Q o ，生产气油比R p ，不含
水，井口温度和压力分别为T 0和p 0，需要确定井筒中某点(压力和温
度为T 和p) 油相和气相的实际体积流量和物性参数，为压力梯度计
2质参数，然而，这些参数又是压力和温度的函数，压力却又是计算中需要求得的未知数。所以，多相管流通常采用迭代法进行计算。 有两种不同的迭代途径：按深度增量迭代和按压力增量迭代。
1) 按深度增量迭代的步骤
①已知任一点(井口或井底) 的压力作为起点，任选一个合适
的压力降作为计算的压力间隔∆p (0.5 -1.0MPa)。
②估计一个对应的深度增量∆h 估计，计算与之对应的温度 。
③计算该管段的平均温度及平均压力，并确定流体性质参数。 ④计算该段的压力梯度dp/dh。
因。掌握了气液两相流动中能量平衡方程的推导过程，了解了井筒压力计算的方法。
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.
第一章 油井流入动态与井筒多相流动计算
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、何谓滑脱现象？产生滑脱的原因是什么？
2、持液率（液相存容比）指的是什么？有哪些主要因素影响持液率？
3