油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)-論石油氣液兩相管流

1、<p>　　學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b></p><p><b>　　書(shū)</b></p><p><b>　　二00八年二月一日</b></p><p&g

2、t;　　題目： 論石油氣液兩相管流 </p><p>　　4、安排任務(wù)日期： 2008 年 2 月 1 日；預(yù)計(jì)完成任務(wù)日期 2008 年 4 月 30 日；</p><p>　　學(xué)生實(shí)際完成全部設(shè)計(jì)（論文）日期： 2

3、008 年 4 月 30 日。</p><p>　　指導(dǎo)教師： 學(xué)生簽名： </p><p>　　學(xué) 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）</p><p><b>　　開(kāi) 題 報(bào) 告</b></p><

4、p>　　設(shè)計(jì)題目： 論石油氣液兩相管流 </p><p>　　西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　　論石油氣液兩相管流</b></p><p><b>　　學(xué)生姓名：徐云龍</b></p><p>　　學(xué) 號(hào)：330306067</p><

5、;p>　　專業(yè)班級(jí)：油氣儲(chǔ)運(yùn)工程06-1（專升本）</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：安家榮</b></p><p>　　2008年4月30日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　以石油氣液兩相管流等專業(yè)課為理論基礎(chǔ)，在分析研究多相混輸管線流動(dòng)及鋪設(shè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)

6、上，對(duì)水力計(jì)算方法進(jìn)行了歸納總結(jié)。當(dāng)油氣集輸管線穿越丘陵、多山地帶及敷設(shè)在海底，并向上傾斜延伸到海岸時(shí)，集輸管線與水平方向成一定傾角。在現(xiàn)代鋪設(shè)的管道基本上都存在著一定程度的傾角，因此對(duì)于傾斜管的研究將會(huì)有更大的實(shí)際意義。本文著重介紹貝特斯-布里爾方法在傾斜管氣液兩相流的水力計(jì)算中的應(yīng)用。本文還對(duì)氣液兩相流的空隙率規(guī)律進(jìn)行了研究。在計(jì)算機(jī)計(jì)算過(guò)程中采用可視化開(kāi)發(fā)平臺(tái)VB6.0編制了混輸管線水力計(jì)算軟件，本軟件是在安老師的指導(dǎo)下進(jìn)行編制的

7、，可以進(jìn)行熱力，水力計(jì)算，軟件功能齊全，操作方便，可以進(jìn)行正反向計(jì)算。</p><p>　　關(guān)鍵詞：傾斜管；氣液兩相流；水力計(jì)算</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 前 言1</p><p>　　第2章 概 述2</p><p>　　2.1 目的和

8、意義2</p><p>　　2.2 氣液兩相流研究的發(fā)展歷程及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀3</p><p>　　2.3 研究?jī)?nèi)容4</p><p>　　2.4 氣液兩相流流型及常見(jiàn)模型4</p><p>　　第3章 兩相流基本公式及相關(guān)流動(dòng)參數(shù)11</p><p>　　3.1 基本方程式11</p><

9、;p>　　3.2 氣液兩相流流動(dòng)參數(shù)16</p><p>　　第4章 貝格斯布-里爾方法22</p><p>　　4.1壓力梯度方程22</p><p>　　4.2持液率的相關(guān)規(guī)律24</p><p>　　4.3 沿程阻力系數(shù)的相關(guān)規(guī)律25</p><p>　　第5章 物性參數(shù)和流動(dòng)參數(shù)計(jì)算27&

10、lt;/p><p>　　5.1 氣體壓縮系數(shù)計(jì)算27</p><p>　　5.2 溶解油氣比計(jì)算27</p><p>　　5.3 原油體積系數(shù)計(jì)算28</p><p>　　5.4 天然氣的壓縮因子計(jì)算29</p><p>　　5.5 原油的粘度計(jì)算31</p><p>　　5.6 天然氣的

11、粘度32</p><p>　　5.7 水的粘度計(jì)算32</p><p>　　5.8 表面張力的計(jì)算33</p><p>　　第6章 軟件在管線水力計(jì)算中的應(yīng)用34</p><p>　　6.1 軟件的功能34</p><p>　　6.2 軟件的使用34</p><p>　　6.3 水

12、力計(jì)算軟件的應(yīng)用實(shí)例36</p><p><b>　　結(jié) 論46</b></p><p><b>　　致 謝47</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　第1章 前 言</b></p>

13、;<p>　　氣液兩相流體力學(xué)是流體力學(xué)的一個(gè)新興分支，它研究氣體液體兩相介質(zhì)在共同流動(dòng)條件下的流動(dòng)規(guī)律。兩相介質(zhì)與單相介質(zhì)不同，存在著相的分界面。在兩相介質(zhì)共流過(guò)程中，介質(zhì)除與管道壁面之間存在著作用里外，在兩相界面之間也存在著作用力。首先，在連續(xù)流動(dòng)情況下，從力平衡的觀點(diǎn)來(lái)看，這種兩相界面之間的作用力是處于平衡狀態(tài)的，整個(gè)兩相流體只與外界物體的進(jìn)口界面發(fā)生力的作用?？墒菑哪芰科胶獾挠^點(diǎn)來(lái)看，氣液兩相流動(dòng)除在整體界面上存在

14、能量交換外，在兩相界面之間也會(huì)有能量交換，而且這種能量交換必然伴隨有機(jī)械能的損失。其次，在氣液兩相流動(dòng)中，兩相的分布狀況也是多種多樣的。各相可以是密集的，也可以是分散的。這種不同的分布狀態(tài)，稱為兩相流動(dòng)的流動(dòng)型態(tài)，簡(jiǎn)稱流型。流動(dòng)型態(tài)的不同，不但影響兩相流動(dòng)的力學(xué)關(guān)系，而且影響其傳熱和傳質(zhì)性能。這些都是氣液兩相流動(dòng)不同于單相流動(dòng)的重要特點(diǎn)，因而也就使得氣液兩相流動(dòng)的研究變得復(fù)雜了。</p><p>　　氣液兩相混合

15、無(wú)可以分為單工質(zhì)和雙工質(zhì)兩類，前者是指氣液兩相都具有相同的化學(xué)成分，后者是指氣液兩相各具有不同的化學(xué)成分。</p><p>　　對(duì)于石油工業(yè)中的油，氣，水混合物流動(dòng)來(lái)說(shuō)，由于液相中包括互不相溶的油和水兩種液體，所以它應(yīng)該屬于氣液多相流動(dòng)。但是，由于其流動(dòng)的力學(xué)關(guān)系與氣液兩相流動(dòng)有類似之處，所以一般也劃歸于氣液兩相流體力學(xué)的研究范疇。</p><p><b>　　第2章 概 述

16、</b></p><p><b>　　2.1 目的和意義</b></p><p>　　隨著石油、化工和核能等工業(yè)的發(fā)展，氣液兩相流動(dòng)的問(wèn)題日益引起人們的重視。在石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、鍋爐和核反應(yīng)堆裝置中，廣泛地遇到氣液混合物在傾斜管道中的流動(dòng)。在油、氣井開(kāi)采石油或天然氣的過(guò)程中，幾乎不可避免的要涉及到多相混合流體的流動(dòng)。當(dāng)油井生產(chǎn)時(shí)，天然氣也被同時(shí)采出，而且

17、經(jīng)常還含有水。當(dāng)天然氣井生產(chǎn)時(shí)，也經(jīng)常有水、輕質(zhì)的碳?xì)浠衔镆砸合嘈问酵瑫r(shí)采出。氣液兩相流體力學(xué)是流體力學(xué)的一個(gè)新興分支，它研究氣體與液體兩相介質(zhì)在共同流動(dòng)條件下的流動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　近些年來(lái)，在各大油田尤其是海上油田和沙漠油田的開(kāi)發(fā)，多采用將多井產(chǎn)出的油氣水混合物集中到一起，然后統(tǒng)一輸送到聯(lián)合站或海岸再進(jìn)行分離處理的混輸方法。因此，如何更好地解決多相混輸過(guò)程中流體流動(dòng)的水力熱力設(shè)計(jì)計(jì)算中的各種新問(wèn)題

18、，降低生產(chǎn)成本節(jié)約能源，從而進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益這一問(wèn)題就變得日益迫切了。</p><p>　　我國(guó)是從70年代末開(kāi)始廣泛研究多相流動(dòng)規(guī)律的。我院多相管流研究室在陳家瑯教授的指導(dǎo)下，使多相流動(dòng)研究水平處于國(guó)內(nèi)前列，先后提出了垂直管、水平管中多相流的壓力梯度計(jì)算公式，包括綜合摩阻系數(shù)、流動(dòng)型態(tài)、流動(dòng)區(qū)域關(guān)聯(lián)壓力梯度和持液率的相關(guān)規(guī)律。兩相流是多相流的一種，在多相流研究的基礎(chǔ)上得出了一些兩相流的相關(guān)規(guī)律。</p&

19、gt;<p>　　綜上所述，前期的研究方法主要是兩大類，一類是對(duì)有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，給出壓降、持液率的相關(guān)規(guī)律。這種方法僅適應(yīng)于特定條件，有一定局限性。另一類方法是兩相流動(dòng)計(jì)算中常見(jiàn)的Lockhar-Martinelli及修正的方法。這類方法具有一定的通用性，但由于它未考慮氣液兩相在不同流動(dòng)型態(tài)下所具有的流動(dòng)機(jī)理，其準(zhǔn)確性較差。</p><p>　　為得到既有較好通用性，又有較高準(zhǔn)確性的氣液

20、兩相流動(dòng)的水力計(jì)算方法，有必要開(kāi)展不同流動(dòng)下的流動(dòng)機(jī)理和特點(diǎn)的的研究，針對(duì)不同流動(dòng)形態(tài)的流動(dòng)機(jī)理和特點(diǎn)分別建立相應(yīng)的水力計(jì)算模型。最終得出油氣水多相混輸?shù)乃τ?jì)算方法。</p><p>　　2.2 氣液兩相流研究的發(fā)展歷程及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　從公元前一世紀(jì)利用蒸汽推動(dòng)鐵球容器旋轉(zhuǎn)，到19世紀(jì)末，人們開(kāi)始對(duì)明渠中的兩相流動(dòng)沉淀物的遷移問(wèn)題進(jìn)行觀察研究。最后到了20世紀(jì)初，在鍋爐

21、水力計(jì)算中才明確提出了兩相流問(wèn)題。30年代中期，人們開(kāi)始研究氣液兩相流的流型、含氣率、沸騰及穩(wěn)定性等問(wèn)題，對(duì)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)實(shí)踐起到了極大的指導(dǎo)作用。50年代末，隨著發(fā)達(dá)國(guó)家核反應(yīng)堆的急劇發(fā)展，為了解決由此帶來(lái)的燒蝕和沸騰傳熱問(wèn)題，又進(jìn)行了流動(dòng)沸騰燒蝕流型及流型狀態(tài)圖、高熱流及兩相臨界流動(dòng)、波紋板薄膜凝聚技術(shù)等。60年代以后，石油工業(yè)開(kāi)始投入到氣液兩相流技術(shù)的研究，宇航、國(guó)防、化工的迅速發(fā)展，對(duì)多相流的研究更加活躍。80年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)

22、和電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，有關(guān)氣液兩相流技術(shù)的研究更加深入。</p><p><b>　　2.3 研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本文主要是結(jié)合氣液兩相流的相關(guān)知識(shí)結(jié)合具體的實(shí)際問(wèn)題對(duì)傾斜混輸管線進(jìn)行進(jìn)行相關(guān)的理論研究和軟件編制。在現(xiàn)代鋪設(shè)的管道基本上都存在著一定程度的傾角，因此對(duì)于傾斜管的研究將會(huì)有更大的實(shí)際意義。本文著重介紹貝特斯-布里爾方法在傾斜管氣液兩相

23、流的水力計(jì)算中的應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)計(jì)算過(guò)程中采用可視化開(kāi)發(fā)平臺(tái)VB6.0編制了混輸管線水力計(jì)算軟件，本軟件是在楊老師的指導(dǎo)下進(jìn)行編制的，可以進(jìn)行熱力，水力計(jì)算，軟件功能齊全，操作方便，可以進(jìn)行正反向計(jì)算。氣液兩相流體力學(xué)是流體力學(xué)的一個(gè)新興分支，它研究氣體液體兩相介質(zhì)在共同流動(dòng)條件下的流動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　2.4 氣液兩相流流型及常見(jiàn)模型</p><p>　　2.4.1 氣液兩相流的

24、流型</p><p>　　氣液兩相流動(dòng)的流動(dòng)型態(tài)有多種多樣，界限也不十分明顯，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是很難區(qū)分的。但是在處理兩相流體力學(xué)問(wèn)題時(shí)，在一定的精度要求下，可以人為地區(qū)分為幾種流動(dòng)型態(tài)。并且認(rèn)為在每一種流動(dòng)型態(tài)范圍內(nèi)，其流體力學(xué)特性是基本相同的。</p><p>　　流動(dòng)型態(tài)的劃分方法，目前主要有以下兩類，其相應(yīng)的關(guān)系如下：</p><p>　　第一類劃分方法是根據(jù)兩相介

25、質(zhì)分布的外形劃分，括號(hào)內(nèi)的流動(dòng)型態(tài)只出現(xiàn)在水平或稍微傾斜的管道中。對(duì)于鉛直管道來(lái)說(shuō)，由于管道傾角、氣液兩相介質(zhì)本身物性的原因，氣液兩相流動(dòng)只有五種流動(dòng)型態(tài)；第二類劃分方法是按照流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型劃分的，分為三種以便進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。</p><p>　　1. 水平或微小傾角(<5)管中氣液兩相流流型</p><p>　　(1)水平不加熱氣液兩相流流型</p><p>

26、　　對(duì)于傾斜管中的氣液兩相流動(dòng)，如果管道中液體的流量不變，而氣體的流量由小到大，則流態(tài)出現(xiàn)的順序依次為：</p><p>　?、贇馀萘?此時(shí)氣體流量很小，液體流量很大，氣相以小氣泡的形式分散于連續(xù)的液相之中。由于相對(duì)密度浮力的影響，氣泡趨于在管道的頂部聚集，在較高的系統(tǒng)流速下，這些氣泡可以分布得很均勻。其特點(diǎn)是：氣體是分散相，液體是連續(xù)相。</p><p>　?、趫F(tuán)狀流：隨著氣體流量的增加

27、，小氣泡合并成較大的氣團(tuán)，氣體在管路上部同液體一起流動(dòng)。其特點(diǎn)是：氣體仍是分散相，液體是連續(xù)相。</p><p>　?、蹖訝盍鳎簹怏w流量較大時(shí)，氣團(tuán)在管路上部連成一片，成為連續(xù)氣相，在管路上部流動(dòng)，氣體與液體各自成層，氣液相間有明顯的光滑界面。其特點(diǎn)是：氣相、液相均是連續(xù)相。</p><p>　?、懿盍鳎簹怏w流量進(jìn)一步增大時(shí)，氣體流速提高，在氣液界面上吹起波浪。其特點(diǎn)是：氣相、液相均是連

28、續(xù)相。</p><p>　　⑤沖擊流：又稱段塞流。當(dāng)氣體流速更大時(shí)，波浪加劇其波峰不時(shí)高達(dá)管頂，形成液塞，阻礙高速液流的通過(guò)，進(jìn)而又被氣體吹散并帶走一部分液體。被帶走的液體或吹散成霧滴或與氣體一同形成泡沫。其特點(diǎn)是：氣體、液體均是分散相。</p><p>　　⑥環(huán)狀流：隨著氣量和流速的繼續(xù)提高，氣體要求更大的面積供其通過(guò)。起初，液體的斷面是新月形。氣體流速再增大，液體斷面進(jìn)一步變薄，并且沿

29、管壁形成環(huán)狀截面，此時(shí)氣體攜帶著液滴以較高的速度在環(huán)狀液流的中央通過(guò)。同時(shí)由于重力的影響，下部管道的液膜比上部的厚。其特點(diǎn)是：氣相是連續(xù)相，液相也是連續(xù)相。</p><p>　?、哽F狀流,當(dāng)氣體流速更大時(shí)，環(huán)狀液層被氣體吹散，以液霧的形式隨高速氣流向前流動(dòng)?；燧敼苈分?，一般來(lái)說(shuō)，環(huán)狀流和霧狀流很少見(jiàn)到。其特點(diǎn)是：氣相是連續(xù)相，液相是分散相。</p><p>　　(2)水平受熱蒸發(fā)管氣液兩相

30、流的流型劃分</p><p>　　水平蒸發(fā)管由于加熱，在管中出現(xiàn)相變，其基本流型演變過(guò)程為：</p><p>　　圖2-1 加熱水平蒸發(fā)管氣液兩相流的流型</p><p>　　水平受熱管在油氣工業(yè)中用的很少。但其沿管線出現(xiàn)相變的特點(diǎn)同濕天然氣管線相似。不過(guò)相變?cè)騾s大不相同，前者是由于加熱溫度超過(guò)飽和溫度形成；而后者是由于管線沿線壓力溫度的變化，烴類流體進(jìn)入到反凝

31、析區(qū)后，析出液相所致。</p><p>　　2. 垂直上升氣液兩相流的流型劃分</p><p>　　(1)垂直上升(立式)不加熱氣液兩相流流型</p><p>　　它的基本流型包括五種，其名稱及特點(diǎn)分別為：</p><p>　?、偌?xì)泡狀流。其特征為液相中帶有散布的細(xì)小氣泡。小氣泡的外形以球形為主，大氣泡的外形則是多種多樣的；①?gòu)棤盍鳌棤盍鲃t

32、由一系列氣彈組成。氣彈端部呈半球形而尾部是平的。在兩氣彈之間夾有小氣泡。氣彈與管壁之間的液膜則是往下流動(dòng)的；③塊狀流。塊狀流是由于氣彈破裂而形成的。此時(shí)，氣體塊在液流中以混亂狀態(tài)流動(dòng)；④帶纖維的環(huán)狀流動(dòng)。在帶纖維的環(huán)狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)中，管壁上液膜較厚且含有小氣泡。被中心部分氣核從液膜帶走的液滴在氣核內(nèi)形成不規(guī)則的長(zhǎng)纖維狀；E環(huán)狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)。在環(huán)狀流中，管壁上有一層液膜，管子中心部分為氣核。在氣核中帶有因氣流撕裂管壁液膜表面而形成的微小液滴。另外

33、，在加熱管道中，當(dāng)管壁溫度高到足以使管壁液膜全部汽化時(shí)，則環(huán)狀流就發(fā)展為沒(méi)有液膜，而只有在氣相中含有細(xì)小液滴的霧狀流流動(dòng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　(2)垂直上升(立式)受熱氣液兩相流流型</p><p>　　同水平蒸發(fā)管類似，由于加熱，在垂直上升管中出現(xiàn)相變，其基本流型演變過(guò)程為：</p><p>　　圖2-2 垂直上升受熱氣液兩相流的流型</p>

34、<p>　　從圖中可以看出，管線在受熱后仍保持了垂直管線流型的對(duì)稱性這一特點(diǎn)。</p><p>　　(3)垂直下降氣液兩相流的流型劃分</p><p>　　氣液兩相流在管中垂直下降氣液兩相流的細(xì)泡狀流型和垂直上升氣液兩相流的細(xì)泡狀流型不同。前者細(xì)泡集中在管子核心部分而后者則散布于整個(gè)管子截面上.當(dāng)液相流量不變而氣相流量增大時(shí)，則細(xì)泡將聚于氣彈，形成具有下降彈狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)的氣液兩相

35、流。當(dāng)氣相及液相流量較小時(shí)，管壁上有一層向下流動(dòng)的液膜，管子中心部分為向下流動(dòng)的氣核，這種流動(dòng)結(jié)構(gòu)稱為帶下降液膜的環(huán)狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣相流量繼續(xù)增大，氣液兩相流可具有管壁上為下降液膜，管中心為帶液滴下降氣核的環(huán)狀流流型。</p><p>　　2.4.2 常見(jiàn)的氣液兩相流模型</p><p>　　流體力學(xué)的基本方程式，既體現(xiàn)質(zhì)量守恒的連續(xù)性方程又體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)守恒的動(dòng)量方程與能量方程式，對(duì)于兩相流流

36、動(dòng)，一般應(yīng)對(duì)各相列出各自的守恒方程，而且還要考慮兩相間的作用，故描述兩相流動(dòng)的方程組要比單相流復(fù)雜得多，各國(guó)學(xué)者在處理這種氣液復(fù)雜的共流時(shí)，常作某些假設(shè)使問(wèn)題簡(jiǎn)化。他們采用的方法大致可歸納為三類，即均相流模型，分相流模型和流行模型。</p><p>　　1. 均相流模型是把氣液混合物看作為一種均勻介質(zhì)，因此可以把氣液管路當(dāng)作單相管路來(lái)處理，在均相流模型中做出了兩個(gè)假設(shè)：(1)氣相和液相的速度相等，由于氣液速度相等

37、，因此管路還具有截面含氣率和體積含氣率相等，流動(dòng)密度和真實(shí)密度相等等特點(diǎn)；(2)氣液兩相介質(zhì)已達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，氣液相間無(wú)熱量傳遞，故流動(dòng)介質(zhì)的密度僅是壓力的單值函數(shù)。</p><p>　　顯然，氣泡流（特別是分散氣泡流）和彌散流比較接近均相流模型的假設(shè)，而層流，波浪流和環(huán)狀流等均相流模型的假設(shè)條件偏差很大。</p><p><b>　　2. 分相流模型</b>&l

38、t;/p><p>　　分相流模型把管路氣液兩相的流動(dòng)看作氣液各自的分別流動(dòng)，。為此需首先確定氣液相在管路內(nèi)各自占的流通面積，即截面含氣率，和截面含液率，再把氣相和液相都按單相管路處理并記入相間作用，最后將氣液相的方程加以合并。目前，截面含氣率（或含液率）和相間相互作用等數(shù)據(jù)主要依靠實(shí)驗(yàn)求得。</p><p>　　在把流體力學(xué)基本方程式應(yīng)用于分相流模型時(shí)也作兩條假設(shè)：即(1)氣液兩相有各自的按所

39、占流通面積計(jì)算的平均速度；(2)氣液兩相間可能有質(zhì)量交換，但氣液兩相介質(zhì)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，相間無(wú)熱量的傳遞。</p><p>　　顯然，分層流，波浪流，環(huán)狀流等流型與分相流模型的假設(shè)條件比較相輔，但氣它流性的偏差較大。</p><p><b>　　3. 流型模型</b></p><p>　　首先分清兩相流流型。然后根據(jù)各流型的特點(diǎn)，分析流動(dòng)特

40、性并建立關(guān)系式，這種處理方法稱流型模型</p><p>　　按便于建立數(shù)學(xué)模型的原則。某些學(xué)者把兩相流流型劃分為：(1)分離流它包括分層流波浪流，環(huán)狀流；(2)間歇流包括氣湍流和沖擊流；(3)分散流包括氣泡流，分散氣泡流，彌散流等。</p><p>　　顯然，流型模型處理方法能更深入的揭示兩相間各種模型的流體力學(xué)特性，故近年來(lái)這一分析方法受到理論界得重視并取得一定的理論研究成果。但是由于流

41、型分界尚未完全統(tǒng)一，這種模型的理論研究成果還不能普遍的用于時(shí)間。目前，在工程上使用的大多數(shù)是在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上確立的各種模型的經(jīng)驗(yàn)公式。</p><p>　　第3章 兩相流基本公式及相關(guān)流動(dòng)參數(shù)</p><p><b>　　3.1 基本方程式</b></p><p>　　3.1.1 流體流動(dòng)方程</p><p>　　多相

42、流動(dòng)的計(jì)算主要是求解運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的力學(xué)關(guān)系、熱量和質(zhì)量傳遞過(guò)程、流動(dòng)的邊界參數(shù)和流動(dòng)介質(zhì)的物性參數(shù)等。這些參數(shù)可以通過(guò)能量守衡方程式反映出來(lái)。在多相流動(dòng)中，如果忽略外界對(duì)流體或流體對(duì)外界做功，既二者間無(wú)能量交換。則對(duì)于單位質(zhì)量的氣液多相流體，穩(wěn)定流動(dòng)的機(jī)械能守衡方程式為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）&

43、lt;/b></p><p><b>　　上式變?yōu)?lt;/b></p><p><b>　　（3-3）</b></p><p><b>　　上式也可以寫(xiě)成</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　

44、　即總壓力梯度是摩擦壓力梯度、重位壓力梯度和加速壓力梯度三者之和。</p><p><b>　　摩擦壓力梯度：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　重位壓力梯度：</b></p><p><b>　?。?-6）</

45、b></p><p><b>　　加速壓力梯度：</b></p><p><b>　　由于</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　

46、?。?-8）</b></p><p>　　為了簡(jiǎn)化上式，作如下假設(shè)：</p><p>　　(1)由于氣體和液體在壓縮性上的區(qū)別，可以假設(shè)</p><p><b>　　（3-9）</b></p><p>　　(2)假使氣體的質(zhì)量流速的變化遠(yuǎn)小于氣體密度的變化，即</p><p><

47、b>　?。?-10）</b></p><p>　　于是，式（2-8）可以寫(xiě)成</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　根據(jù)氣體的狀態(tài)方程</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p>&l

48、t;p><b>　　有</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　把式(2-12)代入上式，得</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　分析上式中各項(xiàng)的相對(duì)大小，可以假設(shè)</p><p&

49、gt;<b>　?。?-15）</b></p><p><b>　　因此</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　將上式代入式（2-11），得</p><p><b>　?。?-17）</b></p>&

50、lt;p>　　最后，將式（2-5）、（2-6）、（2-17）代入式（2-4）中，得</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　式中 ——兩相流動(dòng)的沿程阻力系數(shù)，無(wú)因次；</p><p><b>　　——管道內(nèi)徑，m；</b></p><p>　　——過(guò)流斷面面積，

51、m2；</p><p>　　——軸向流動(dòng)距離，m；</p><p><b>　　——管線傾角；</b></p><p>　　——?dú)庖夯旌衔锏钠骄魉伲琺/s；</p><p>　　——?dú)庀嗾鬯闼俣?，m/s；</p><p>　　——?dú)庀噘|(zhì)量流量，kg/s；</p><p>

52、　　——液相質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　——?dú)庀嗝芏?，kg/m3；</p><p>　　——液相密度，kg/m3；</p><p>　　——?dú)庖夯旌臀锩芏?，kg/m3。</p><p>　　3.1.2 流體狀態(tài)方程</p><p><b>　　1. 狀態(tài)方程</b></p>

53、;<p>　　這種方程用于計(jì)算純組分及混合物的容積和熱物性時(shí)，計(jì)算結(jié)果相當(dāng)準(zhǔn)確。但對(duì)于多組分汽液平衡計(jì)算時(shí)，其準(zhǔn)確性很差。另外，它用于純組分飽和蒸汽壓計(jì)算時(shí)的準(zhǔn)確性也很差。其表達(dá)式為：</p><p>　　或 （3-19）</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　?。?-20）&

54、lt;/b></p><p>　　如果次方程用于混合物時(shí)，混合物的常數(shù)和可由純組分的相應(yīng)常數(shù)和按以下混合規(guī)則求得：</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>　　2. 狀態(tài)方程</b></p><p>　　它比方程更能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)組分的飽和蒸汽壓，由此也將改進(jìn)預(yù)測(cè)

55、混合物汽液平衡的準(zhǔn)確性。其表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　?。?-23）</b></p><p><b>　　3. 狀態(tài)方程</b></p>

56、<p>　　SRK狀態(tài)方程在預(yù)測(cè)液體密度時(shí)不夠準(zhǔn)確，對(duì)烴類組分(甲烷除外)，預(yù)測(cè)的液相密度普遍比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小。其表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-24）</b></p><p><b>　　或</b></p><p><b>　　（3-25）</b></p><

57、p><b>　　其中</b></p><p><b>　?。?-26）</b></p><p><b>　　4. 狀態(tài)方程</b></p><p>　　它是目前最精確的狀態(tài)方程之一。其表達(dá)式是：</p><p><b>　?。?-27）</b><

58、;/p><p>　　其中，、、、、、、、、、、、、為方程式的十一個(gè)參數(shù)。</p><p>　　3.2 氣液兩相流流動(dòng)參數(shù)</p><p><b>　　3.2.1 流量</b></p><p>　　在進(jìn)行多相混輸?shù)乃τ?jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)，常把油、水混合物看成液相混合物，則油、氣、水混合物的三相流動(dòng)可以認(rèn)為是氣液二相流動(dòng)。由于混輸管線

59、內(nèi)各點(diǎn)的壓力是不斷變化的，油、氣的高壓物性參數(shù)隨之變化，所以各過(guò)流斷面處的各相體積流量是不同的。</p><p><b>　　1. 質(zhì)量流量</b></p><p><b>　?。?-28）</b></p><p>　　式中 ——?dú)庖夯旌衔锏馁|(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　——?dú)庀嗟馁|(zhì)量

60、流量，kg/s；</p><p>　　——液相的質(zhì)量流量，kg/s。</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　（3-29）</b></p><p><b>　?。?-30）</b></p><p>　　式中 ——?dú)庀嗟拿芏?/p>

61、，kg/m3；</p><p>　　——液相的密度，kg/m3；</p><p>　　——原油的密度，kg/m3；</p><p>　　——水的密度，kg/m3；</p><p>　　——?dú)庀嗟捏w積流量，m3/s；</p><p>　　——液相的體積流量，m3/s；</p><p>　　——原油

62、的體積流量，m3/s；</p><p>　　——水的體積流量，m3/s。</p><p><b>　　2. 體積流量</b></p><p>　　氣相體積流量和液相體積流量分別是指在任意過(guò)流斷面處的壓力和溫度下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)斷面的氣相、液相的總體積。</p><p><b>　?。?-31）</b>

63、;</p><p><b>　　（3-32）</b></p><p><b>　?。?-33）</b></p><p>　　式中 ——?dú)庖夯旌衔锏捏w積流量，m3/s；</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)壓力，Pa；</p><p><b>　　——標(biāo)準(zhǔn)溫度，K；<

64、/b></p><p>　　——?dú)怏w壓縮系數(shù)，無(wú)因次；</p><p>　　Sg/o——生產(chǎn)油氣比，m3/m3；</p><p>　　——溶解油氣比，m3/m3；</p><p>　　——原油體積系數(shù)，m3/m3；</p><p>　　——管道條件下，伴隨地面脫氣原油的水的體積，m3/m3。</p>

65、<p><b>　　3.2.2 流速</b></p><p><b>　　1. 實(shí)際流速</b></p><p>　　在氣液兩相流動(dòng)中，各相介質(zhì)的體積流量被該相在過(guò)流斷面上所的面積除，就得出了該相的實(shí)際流速，即</p><p><b>　　（3-34）</b></p><

66、;p><b>　?。?-35）</b></p><p>　　式中 ——?dú)庀嗟膶?shí)際速度，m/s；</p><p>　　——液相的實(shí)際速度，；m/s；</p><p>　　——?dú)庀嘣谶^(guò)流斷面上所占的面積，m2；</p><p>　　——液相在過(guò)流斷面上所占的面積，m2。</p><p>　　然

67、而上兩式所得出的是氣相和液相在所占過(guò)流斷面上的平均流速，真正的實(shí)際流速應(yīng)是各相介質(zhì)在各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度。</p><p><b>　　2. 折算流速</b></p><p>　　氣相折算流速和液相折算流速分別是指氣相、液相單獨(dú)流過(guò)管道截面的速度：</p><p><b>　?。?-36）</b></p><

68、;p><b>　　（3-37）</b></p><p>　　式中 ——?dú)庀嗾鬯闼俣?，m/s；</p><p>　　——液相折算速度，m/s。</p><p><b>　　3. 平均流速</b></p><p>　　氣液兩相混合物在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)過(guò)流斷面的總體積與過(guò)流斷面的面積之比，稱為兩相混

69、合物的平均流速，其表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-38）</b></p><p><b>　　3.2.3 密度</b></p><p><b>　　1. 氣相密度</b></p><p>　　在壓力p和溫度T下，每伴隨一立方米地面脫氣原油的天然氣質(zhì)量為：</

70、p><p><b>　　其天然氣體積為：</b></p><p><b>　　故氣相密度為：</b></p><p><b>　?。?-39）</b></p><p>　　式中 ——壓力溫度下的氣體密度，kg/m3；</p><p>　　——標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣

71、體密度，kg/m3。</p><p><b>　　2. 液相密度</b></p><p>　　在壓力和溫度下，伴隨一立方米脫氣原油的液相總質(zhì)量應(yīng)是原油質(zhì)量、溶于原油中天然氣的質(zhì)量和水的質(zhì)量之和，故液相密度為：</p><p><b>　?。?-40）</b></p><p>　　3. 兩相流平均密度

72、</p><p><b>　?。?-41）</b></p><p>　　3.2.4 體積含氣率和體積含液率</p><p>　　單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)過(guò)流斷面的兩相流體總體積中氣相體積所占的份額，稱為體積含氣率，其定義式為：</p><p><b>　　（3-42）</b></p><p

73、>　　單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)過(guò)流斷面的兩相流體總體積中液相體積所占的份額，稱為體積含液率，其定義式為：</p><p><b>　?。?-43）</b></p><p>　　3.2.5 空隙率和持液率</p><p><b>　　1. 空隙率</b></p><p>　　在兩相流動(dòng)過(guò)程中，氣相的過(guò)流斷

74、面面積占總過(guò)流斷面面積的份額，稱為空隙率，又稱為截面含氣率，其定義式為</p><p><b>　?。?-44）</b></p><p><b>　　2. 持液率</b></p><p>　　在兩相流動(dòng)過(guò)程中，液相的過(guò)流斷面面積占總過(guò)流斷面面積的份額，稱為持液率，又稱為截面含液率，其定義式為</p><

75、p><b>　?。?-45）</b></p><p><b>　　顯然</b></p><p><b>　?。?-46）</b></p><p>　　對(duì)于體積含氣率一定的氣液兩相流動(dòng)來(lái)說(shuō)，如果氣相流的快，液相流的慢，則氣象所占的過(guò)流斷面的面積就小，空隙率就小。氣相比液相流的越快，就越小。換句話說(shuō)

76、：如果氣、液兩相間的滑脫越大，空隙率就越小于體積含氣率，即，只有氣液兩相間不存在滑脫時(shí)，空隙率等于體積含氣率，即。</p><p>　　第4章 貝格斯布-里爾方法</p><p>　　隨著傾斜井?dāng)?shù)目的不斷增多，傾斜管流的計(jì)算也日益引起人們的重視，相繼出現(xiàn)了弗拉尼根(Flanigan)方法和貝格斯-布里爾(Beggs-Brill)方法?？紤]到計(jì)算的準(zhǔn)確性和全面性要求，現(xiàn)研究中采用貝格斯-布

77、里爾(Beggs-Brill)方法。</p><p>　　1973年貝格斯和布里爾基于由均相流動(dòng)能量守恒方程式所得出的壓力梯度方程式，以空氣-水混合物的長(zhǎng)度為15米的傾斜透明管道中進(jìn)行的大量的實(shí)驗(yàn)，得出了持液率和阻力系數(shù)的相關(guān)規(guī)律。</p><p><b>　　4.1壓力梯度方程</b></p><p>　　假設(shè)外界與對(duì)氣液混合物互不作功，穩(wěn)定

78、流動(dòng)的機(jī)械能守恒方程式為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 dh——流動(dòng)的垂直距離，m；</p><p>　　d——管道與水平方向的夾角；</p><p>　　dz——流動(dòng)的軸向距離，m。</p><p><b>　?。?-2）</b>

79、;</p><p>　　即總壓力梯度為摩阻壓力梯度、位差壓力梯度和加速壓力梯度三者之和。經(jīng)過(guò)理論分析可知式（3-2）右邊的三項(xiàng)又可寫(xiě)成：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　（4-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b>

80、;</p><p>　　將式（3-3）、（3-4）、（3-5）代入（6-2）得</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中 ——管道的平均壓力（絕對(duì)壓力），Pa；</p><p>　　——軸向流動(dòng)的距離，m；</p><p>　　——液相密度，kg/m3；</

81、p><p>　　——?dú)庀嗝芏?，kg/m3；</p><p><b>　　——持液率；</b></p><p>　　——管道與水平的夾角，度；</p><p>　　——兩相流動(dòng)的沿程阻力系數(shù)；</p><p>　　——混合物的質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　——混合物的

82、平均流速，m/s；</p><p>　　——?dú)庀嗟恼鬯闼俣龋琺/s；</p><p><b>　　——管道內(nèi)徑，m；</b></p><p>　　——管道的橫截面面積，m2。</p><p>　　上式表明，為了計(jì)算多相流動(dòng)的壓力梯度，必須首先找出持液率的相關(guān)規(guī)律和兩相流動(dòng)的阻力系數(shù)的相關(guān)規(guī)律。</p>&l

83、t;p>　　4.2持液率的相關(guān)規(guī)律</p><p>　　貝格斯及布里爾等人通過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究分析得出了傾斜管道氣液混合物流動(dòng)的持液率相關(guān)規(guī)律如下：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中 ——管道傾角為時(shí)的持液率；</p><p>　　——管道為水平時(shí)的持液率；</p

84、><p><b>　　——傾斜校正系數(shù)。</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傾斜校正系數(shù)與管道傾角之間的關(guān)系曲線可以回歸為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 ——為系數(shù)，詳見(jiàn)第五部分多相流動(dòng)空隙率規(guī)律的研究。</p><p>　

85、　與流動(dòng)型態(tài)、弗魯?shù)聰?shù)及入口條件有關(guān)。</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中 ——液相表面張力，N/m；</p><p&

86、gt;　　——液相體積流量，m3/s；</p><p>　　——?dú)庀囿w積流量，m3/s。</p><p>　　傾斜管流型判別方法準(zhǔn)則如表3-1。</p><p>　　表4-1 氣液兩相傾斜管路流型判別準(zhǔn)則</p><p>　　4.3 沿程阻力系數(shù)的相關(guān)規(guī)律</p><p>　　貝格斯-布里爾方法中的氣液混合物流動(dòng)的沿程

87、阻力系數(shù)可表達(dá)如下：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　式中 ——指數(shù)。</b></p><p>　　——“無(wú)滑脫”的沿程阻力系數(shù)。其表達(dá)式可寫(xiě)成：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p

88、>　　式中 ——為“無(wú)滑脫”的雷諾數(shù)。其表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　另外，指數(shù)可由下面的公式來(lái)計(jì)算</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><b>　　式中</b></p>&

89、lt;p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　需要指出的是，當(dāng)時(shí)，的計(jì)算公式為</p><p><b>　　（4-15）</b></p><p>　　貝格斯-布里爾的研究結(jié)果表明：</p><p>　　(1)該方法可以應(yīng)用于石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)中的許多場(chǎng)合。</p>

90、<p>　　(2)管道的傾角對(duì)持液率有著明顯的影響。</p><p>　　(3)當(dāng)管道的傾角為50度時(shí)持液率達(dá)到最大值，而-50度時(shí)達(dá)到最小值。</p><p>　　(4)當(dāng)管道傾角在15-20度時(shí)的壓力梯度將大于鉛直時(shí)的壓力梯度在下坡管道中沒(méi)有壓力梯度這一假設(shè)在某些情況下是正確的，而其他情況下必須予以考慮。</p><p>　　第5章 物性參數(shù)和流

91、動(dòng)參數(shù)計(jì)算</p><p>　　5.1 氣體壓縮系數(shù)計(jì)算</p><p>　　由方程求解壓縮系數(shù)的方程為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中各參數(shù)的意義同方程中參數(shù)的意義。</p><p>　　5.2 溶解油氣比計(jì)算</p><p>

92、　　應(yīng)用瓦茲奎茲－貝格斯公式。</p><p>　　瓦茲奎茲（Vazpuez）和貝格斯考慮到早期的相關(guān)規(guī)律多是基于一定油田的為數(shù)不多的數(shù)據(jù)而得出的，于是收集了世界上許多油田的600多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的分析結(jié)果，約有6000個(gè)以上的數(shù)據(jù)。他們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，發(fā)現(xiàn)天然氣的相對(duì)密度是一個(gè)很重要的影響因素。因此，取689.5表壓（由100磅英寸2 表壓折合而來(lái)）作為參照壓力。在回歸分析中，都以此參照壓力下的氣體相對(duì)密度值作

93、為關(guān)聯(lián)值，使之得到較好的相關(guān)規(guī)律。以689.5表壓作為參照壓力，是因?yàn)榇藭r(shí)的原油收縮率最小，而且接近于油井分離器壓力的實(shí)際情況。因之，在利用他們的方法計(jì)算各種物性參數(shù)之前，需要首先計(jì)算天然氣在689.5表壓下的相對(duì)密度：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ——689.5表壓下的天然氣相對(duì)密度，無(wú)因次；</p>&

94、lt;p>　　——壓力‘(絕對(duì))和溫度t‘下的天然氣相對(duì)密度，無(wú)因次；</p><p><b>　　——溫度，℃；</b></p><p>　　——壓力（絕對(duì)），kPa。</p><p>　　1980年瓦茲奎茲和貝格斯基于以上的工作，給出了四種計(jì)算流體物性參數(shù)的相關(guān)規(guī)律。其中，計(jì)算溶解油氣比的公式如下：</p><p&

95、gt;<b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 、、——系數(shù)，其值見(jiàn)表4-1；</p><p>　　——壓力（絕對(duì)），kPa。</p><p><b>　　表5-1 系數(shù)、、</b></p><p>　　5.3 原油體積系數(shù)計(jì)算</p><p>　　應(yīng)用瓦茲

96、奎茲－貝格斯公式</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中 ，，——系數(shù)，其值見(jiàn)表4-2。</p><p><b>　　表5-2 系數(shù)、、</b></p><p>　　5.4 天

97、然氣的壓縮因子計(jì)算</p><p>　　當(dāng)天然氣的壓力低于35Mpa時(shí)，它的壓縮系數(shù)Z可以按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(5-5)</b></p><p>　　其中 (5-6)</p><p><b>　　(5-7)</b

98、></p><p><b>　　(5-8)</b></p><p>　　式中 ——天然氣的壓縮系數(shù)，無(wú)因次；</p><p>　　——對(duì)比溫度，無(wú)因次；</p><p><b>　　——溫度，K；</b></p><p>　　——天然氣的假臨界溫度，K?？梢愿鶕?jù)不同條

99、件，按式(5-9)、(5-11)或(4-13)計(jì)算；</p><p>　　——天然氣的對(duì)比密度，無(wú)因次；</p><p>　　——天然氣的對(duì)比壓力，無(wú)因次；</p><p>　　——天然氣的假臨界壓力，kPa。可根據(jù)不同條件，按式(5-10)、(5-12)或(5-14)計(jì)算。</p><p>　　天然氣的臨界溫度和假臨界壓力，可以根據(jù)不同情況

100、按下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　(1)富氣</b></p><p>　?、佼?dāng)天然氣的相對(duì)密度≥0.7(空氣為1)時(shí)</p><p><b>　　(5-9)</b></p><p><b>　　(5-10)</b></p><p><b

101、>　?、诋?dāng)<0.7時(shí) </b></p><p><b>　　(5-11)</b></p><p><b>　　(5-12)</b></p><p><b>　　(2)貧氣</b></p><p><b>　?、佼?dāng)≥0.7時(shí)</b>&

102、lt;/p><p><b>　　(5-13)</b></p><p><b>　　(5-14)</b></p><p><b>　?、诋?dāng)<0.7時(shí)</b></p><p><b>　　(5-15)</b></p><p><

103、b>　　(5-16)</b></p><p>　　當(dāng)按式(4-4)計(jì)算值時(shí)，需要使用迭代法。一般從設(shè)開(kāi)始，迭代五次即可。</p><p>　　5.5 原油的粘度計(jì)算</p><p>　　應(yīng)用貝格斯－魯賓遜公式</p><p>　　1975年貝格斯和魯賓遜(Robinson)基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出了以下計(jì)算公式：</p>

104、;<p>　　(1)地面脫氣原油的粘度：</p><p><b>　　(5-17)</b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　(5-18)</b></p><p><b>　　(5-19)</b></

105、p><p><b>　　(5-20)</b></p><p>　　(2)飽和原油的粘度：</p><p><b>　　(5-21)</b></p><p><b>　　(5-22)</b></p><p><b>　　(5-23)</b>

106、;</p><p>　　5.6 天然氣的粘度</p><p><b>　　應(yīng)用李氏公式</b></p><p>　　管道條件下天然氣的粘度可以按照李氏(Lee)等的公式計(jì)算如下：</p><p><b>　　(5-24)</b></p><p><b>　　其中&l

107、t;/b></p><p><b>　　(5-25)</b></p><p><b>　　(5-26)</b></p><p><b>　　(5-27)</b></p><p>　　式中 ——管道條件下，天然氣的粘度，mPa·s；</p><

108、;p>　　——管道條件下，天然氣的密度，g/ml。</p><p>　　5.7 水的粘度計(jì)算</p><p>　　貝格斯和布里爾根據(jù)范溫根(Van Wingen)的曲線圖給出以計(jì)算水粘度的公式：</p><p><b>　　(4-28)</b></p><p>　　式中 ——水的粘度，mPa·s。<

109、;/p><p>　　5.8 表面張力的計(jì)算</p><p>　　(1)原油-天然氣的表面張力</p><p>　　原油-天然氣的表面張力可以按照下式計(jì)算：</p><p><b>　　（5-29）</b></p><p>　　式中 ——原油-天然氣的表面張力，mN/m。</p><

110、;p>　　(2)水-天然氣的表面張力</p><p>　　卡茨等總結(jié)了霍克特（Hocott）和霍夫(Hough)等的工作，給出了預(yù)計(jì)水-天然氣表面張力的曲線圖。該圖可以回歸為下式：</p><p><b>　?。?-30）</b></p><p>　　式中 ——水、天然氣的表面張力，mN/m。</p><p>　

111、　當(dāng)需要計(jì)算油、水混合物-天然氣的表面張力時(shí)，可以取</p><p><b>　?。?-31）</b></p><p>　　式中 ——油、水混合物-天然氣的表面張力，mN/m；</p><p>　　——油、水混合物的體積含水率，無(wú)因次。</p><p>　　第6章 軟件在管線水力計(jì)算中的應(yīng)用</p>&

112、lt;p>　　本軟件是以VisualBasic6.0為工具開(kāi)發(fā)的，主要適用于氣液兩相（含油、氣、水三相）流動(dòng)的水力熱力計(jì)算。該軟件功能比較全面、界面美觀、便于操作。</p><p><b>　　6.1 軟件的功能</b></p><p>　　(1)氣液兩相管流水力計(jì)算的正向計(jì)算，即已知起點(diǎn)的壓力推算出終點(diǎn)壓力。</p><p>　　(2)

113、氣液兩相管流水力計(jì)算的反向計(jì)算，即已知終點(diǎn)的壓力推算出起點(diǎn)壓力。</p><p>　　(3)可對(duì)管路進(jìn)行分段計(jì)算。</p><p>　　(4)繪制溫降的變化曲線圖。</p><p>　　(5)保存并可打印計(jì)算數(shù)據(jù)及結(jié)果。</p><p>　　可將計(jì)算結(jié)果以圖表的方式顯示或打印出來(lái)，也可以存盤(pán)。</p><p><

114、b>　　6.2 軟件的使用</b></p><p>　　啟動(dòng)本軟件后按提示輸入已知數(shù)據(jù)，這時(shí)會(huì)在屏幕上看到一個(gè)進(jìn)度指示器，他會(huì)告訴你計(jì)算進(jìn)程，計(jì)算結(jié)束后，屏幕上的圖片顯示出壓力沿管線變化。</p><p>　　如果您需要計(jì)算整個(gè)管線的流動(dòng)，可將“管段數(shù)目”文本框中的1改成實(shí)際的管段數(shù)目。此時(shí)，界面中“下一管段”命令按鈕將由模糊不清變?yōu)榍逦?，單擊這一命令按鈕之后，屏幕左下方

115、的一組文本框?qū)⒖粘鰜?lái)，等待輸入第二管段的幾何參數(shù)，輸入完成后再單擊“下一管段”命令按鈕輸入第三管段的幾何參數(shù)直至輸完全部管段的幾何參數(shù)后，單擊“開(kāi)始計(jì)算”便可開(kāi)始計(jì)算了。</p><p>　　需要注意的是，如果您在“是否保存計(jì)算結(jié)果？”對(duì)話框中選擇了“是”，則程序會(huì)在計(jì)算結(jié)束后出現(xiàn)一個(gè)保存文件的通用對(duì)話框，這時(shí)可以將剛才的計(jì)算結(jié)果保存在硬盤(pán)中：如果您在“是否打印計(jì)算結(jié)果？”對(duì)話框中選擇了“是”，同時(shí)打印機(jī)也已開(kāi)機(jī)

116、，則計(jì)算完成之后便會(huì)在打印機(jī)上輸出剛才的計(jì)算結(jié)果：另外需要注意的是，如果您沒(méi)有輸入全部所需的數(shù)據(jù)，程序也會(huì)自動(dòng)提示您；如果輸入的參數(shù)不合理，程序也會(huì)要求檢查所輸入的數(shù)據(jù)是合理。</p><p>　　6.3 水力計(jì)算軟件的應(yīng)用實(shí)例</p><p>　　6.3.1 氣液兩相管流水力計(jì)算的正向計(jì)算</p><p>　　管路中主要參數(shù)如下表(6-1)，(6-2)，(6-3)

117、所示；</p><p><b>　　表6-1 流動(dòng)參數(shù)</b></p><p>　　表6-2 第一管段參數(shù)</p><p>　　表6-3 第二管段參數(shù)</p><p>　　圖6-1 正向計(jì)算程序運(yùn)行界面（管段1）</p><p>　　圖6-2 正向計(jì)算程序運(yùn)行界面（管段2）</p>

118、<p>　　圖6-3 正向計(jì)算結(jié)果界面</p><p>　　圖6-4 正向計(jì)算結(jié)果界面放大圖</p><p>　　6.3.2 氣液兩相管流水力計(jì)算的反向計(jì)算</p><p>　　管路中主要參數(shù)如下表(5-4)，(5-5)，(5-6)所示；</p><p><b>　　表6-4 流動(dòng)參數(shù)</b></

119、p><p>　　表6-5 第一管段參數(shù)</p><p>　　表6-6 第二管段參數(shù)</p><p>　　圖6-5 反向計(jì)算程序運(yùn)行界面（管段1）</p><p>　　圖6-6 反向計(jì)算程序運(yùn)行界面（管段2）</p><p>　　圖6-7 反向計(jì)算結(jié)果界面</p><p>　　圖6-8 反向計(jì)

120、算結(jié)果界面（放大圖）</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　(1)建立了氣液兩相水力計(jì)算的物理模型和數(shù)學(xué)模型。</p><p>　　(2)推導(dǎo)出傾斜管線氣液兩相流水力計(jì)算方法詳盡公式。</p><p>　　(3)利用上述研究成果并編制了混輸管線水力計(jì)算軟件。</p><p&

121、gt;　　(4)軟件功能齊全，可對(duì)不同環(huán)境下的簡(jiǎn)單管路進(jìn)行計(jì)算。除了正向計(jì)算外，還可以進(jìn)行反向計(jì)算。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在安家榮老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題到論文的撰寫(xiě)，每一步都傾注著老師的艱辛和汗水。楊樹(shù)人老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的研究思路和勤奮的鉆研精神，給我留下了深刻的印象，使我終身受益。在此表示衷心

122、的感謝和深深的敬意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳家瑯.石油氣液兩相管流[M].北京：石油工業(yè)出版社，1987：78-91</p><p>　　[2] 陳家瑯等：抽油機(jī)井的氣液兩相流動(dòng)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992：149-172</p><p>　　[3] 韓洪升

123、.垂直管中氣液兩相氣彈流和段塞流流動(dòng)規(guī)律[J].天然氣工業(yè)，1989</p><p>　　[4] 韓洪升等.石油工程非牛頓流體力學(xué)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1994：118-131</p><p>　　[5] 章龍江.水平管中氣體-非牛頓液體的兩相流動(dòng)[M].油氣儲(chǔ)運(yùn)，1993：78-91.</p><p>　　[6] 馮叔初.油氣集輸[M].北京：石油大學(xué)出版

124、社，1988-04</p><p>　　[7] 韓洪升.水平管中油氣水混輸?shù)某忠郝屎蛪航涤?jì)算方法[J].第四屆全國(guó)多相流、非牛頓流、物理化學(xué)流學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，1993-10。</p><p>　　[8] Gregory G.A., Comments on the Prediction of Liquid Holdup for Gas-Liquid Flow in Inclined, Can

125、.J. Chem. Eng.,1974 </p><p>　　[9] Taitel T., Advances in Two Phase Flow Modeling, SPE 27959, 1994.</p><p>　　[10] Barnette J.A., New Pressure-Drop, Holdup Equation Agree With Field Data,Oil &

126、 Gas Journal, 1987(28),pp103-108.</p><p>　　[11] Amaravadi S., et al., The Effect of Ptrssure on Two-Phase Zero-Net Liquid Flow in Inclined Pies, SPE 28544, 1994.</p><p>　　[12] Barnea D. On the E

127、ffect of Viscosity on Stability of Stratefied Gas-Liquid Flow – Appication to Flow Pattern Transition at Various Pipe Inclinations, Chem. Eng. Sciens, 1991(8)46,pp2123-2131.</p><p>　　[13] Amaravadi S., et al

128、., The Effect of Ptrssure on Two-Phase Zero-Net Liquid Flow in Inclined Pies, SPE 28544, 1994.</p><p>　　[14] Rygg O.B., et al., The Dynamic Two- Phase Modelling of Offshore Live Crude Lines Under Rupture Co