石油处理矿场集输管路1.ppt

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1、1油气混输管路油气混输管路 混输管路的流动参数；混输管路的流动参数；混输管路的特点和研究方法；混输管路的特点和研究方法；水平气液两相管路的压降计算；水平气液两相管路的压降计算；倾斜气液两相管流的压降计算倾斜气液两相管流的压降计算；两相管路中油气物性的计算。两相管路中油气物性的计算。2式中式中 G混输管路的质量流量，混输管路的质量流量，kg/s；Gl液相的质量流量，液相的质量流量，kg/s；Gg气相的质量流量，气相的质量流量，kg/s。一、混输管路的流动参数一、混输管路的流动参数glGGG1、质量流量质量流量和体积流量和体积流量质量流量质量流量3一、混输管路的流动参数一、混输管路的流动参数式中式

2、中 Q混输管路的体积流量，混输管路的体积流量，m3/s；Ql液相的体积流量，液相的体积流量，m3/s；Qg一气相的体积流量，一气相的体积流量，m3/s。glQQQ1、质量流量质量流量和体积流量和体积流量体积流量体积流量42、流速、流速在混输管路内，气液相所占的流通面在混输管路内，气液相所占的流通面积分别为积分别为Ag和和Al，则，则气相速度气相速度(m/s)液相速度液相速度(m/s)gggAQulllAQu 52、流速、流速式中式中 A管路流通面积，管路流通面积，A=Al+AgAQulslAQugsg气相气相折算折算速度速度(m/s)液相液相折算折算速度速度(m/s)6气液两相混合物速度气液两

3、相混合物速度是是两相混合物总两相混合物总体积流量与流通截面积之比。即体积流量与流通截面积之比。即sgslgluuAQQu2、流速、流速73.滑差或滑脱速度滑差或滑脱速度滑动比滑动比lguuulguus 84、含气率、含气率质量含气率质量含气率质量含液率质量含液率glggGGGGGxglllGGGGGx19glggQQQQQglllLQQQQQR1体积体积含气率含气率体积体积含液率含液率10glggAAAAAglllLAAAAAH1截面截面含气率含气率截面截面含液率含液率11质量含气率与体积含气率间的关系：质量含气率与体积含气率间的关系：)1(1/lglgx截面含气率与体积含气率的关系：截面含气

4、率与体积含气率的关系：)11(11s125、流动密度流动密度表示单位时间内流过截面的表示单位时间内流过截面的两相混合物的质量与体积之比，即两相混合物的质量与体积之比，即lgfQG)1(常用来计算气液混合物沿管路流动时的摩阻损常用来计算气液混合物沿管路流动时的摩阻损失。失。13真实密度真实密度表示表示一定一定长度管段内气液混合长度管段内气液混合物质量与其体积之比，即物质量与其体积之比，即lglglAlAlA)1()1(当气、液相间相对速度等于零，流动密度当气、液相间相对速度等于零，流动密度等于真实密度。真实密度常用来计算气液等于真实密度。真实密度常用来计算气液混合物沿起伏管路运动时的静压损失（高

5、混合物沿起伏管路运动时的静压损失（高程变化引起的附加压力损失）。程变化引起的附加压力损失）。5、146、摩擦压降的折算系数、摩擦压降的折算系数全液相折算系数：全液相折算系数：设水平管路内气液两相设水平管路内气液两相沿管共流，其质量流量为沿管共流，其质量流量为G，压降梯度为，压降梯度为dp/dl。另设在相同的管路。另设在相同的管路中中只有液相流动，只有液相流动，其质量流量也是其质量流量也是G，压降梯度为，压降梯度为(dp/dl)10。10210)dd(ddlplp15 分液相折算系数分液相折算系数：设在气液混输管路内设在气液混输管路内只有液相流动，其质量流量为只有液相流动，其质量流量为Gl，压降

6、梯，压降梯度为度为(dp/dl)l。lllplp)dd(dd26、摩擦压降的折算系数、摩擦压降的折算系数16 分分气气相折算系数相折算系数：设在气液混输管路内只有设在气液混输管路内只有气气相流动，其质量流量为相流动，其质量流量为Gg，压降梯度为，压降梯度为(dp/dl)g。gglplp)dd(dd26、摩擦压降的折算系数、摩擦压降的折算系数17二、两相管路的特点和研究方法二、两相管路的特点和研究方法与单相管路相比，油气管路有如下流动特点：与单相管路相比，油气管路有如下流动特点：n流型变化多，流动不稳定；流型变化多，流动不稳定；n存在相间能量损失，管线中有液相的积聚；存在相间能量损失，管线中有液

7、相的积聚；n流动规律复杂，流动阻力大。流动规律复杂，流动阻力大。18（1）流型变化多，流动不稳定）流型变化多，流动不稳定根据气液两相的分布情况和结构特征，根据气液两相的分布情况和结构特征，把两相管路分成若干流型。根据油气性质、把两相管路分成若干流型。根据油气性质、油气比、管径及其他条件的不同，可分为油气比、管径及其他条件的不同，可分为气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流（段塞流）、环状流、弥散流等八种流流（段塞流）、环状流、弥散流等八种流态。态。19图图3-3-1 气液两相流动的流型气液两相流动的流型（a）气泡）气泡流流；（；（b）气团流；（）气团流；（c

8、）分层流；（）分层流；（d）波浪）波浪流；（流；（e）冲击流；（）冲击流；（f）不完全环状流；（）不完全环状流；（g）环状流；）环状流；（h）弥散流）弥散流20 在单相液体流动的水平透明管地加入并逐渐增在单相液体流动的水平透明管地加入并逐渐增加气体量，所观察到的流型变化为：加气体量，所观察到的流型变化为：a.气泡流（气泡流（Bubble）：当气液混合物内的含气量：当气液混合物内的含气量不多时，气体以气泡形式浓集于管子上部。气液不多时，气体以气泡形式浓集于管子上部。气液间的界面张力力图使气泡呈球形。气泡以与液体间的界面张力力图使气泡呈球形。气泡以与液体相等的速度或略低于液体的速度沿管运动。相等的

9、速度或略低于液体的速度沿管运动。两相两相管路以气管路以气泡泡流型稳定运行时，一般无明显的压力流型稳定运行时，一般无明显的压力波动。波动。21 b.气气团流（团流（Pulg）：随着气量的增加，：随着气量的增加，形成较形成较大的气团，在管路上部同液体交替地流动。大的气团，在管路上部同液体交替地流动。c.分层流（分层流（Stratified）：再增多气体量，气团：再增多气体量，气团连成一片成为连续气相。连成一片成为连续气相。气液间具有较光滑的界气液间具有较光滑的界面，相速度有较大的差别面，相速度有较大的差别。以分层流型稳定运行以分层流型稳定运行时，管路也无明显的压力波动。时，管路也无明显的压力波动。

10、22 e.波浪流波浪流：气体量进一步增加，气体流速提高，：气体量进一步增加，气体流速提高，在气液界面上吹起与行进方向相反的波浪。在气液界面上吹起与行进方向相反的波浪。以波以波浪流型运行的管路有轻微的压力波动，其波动频浪流型运行的管路有轻微的压力波动，其波动频率较高。率较高。f.冲击流冲击流：又称段塞流。气体流速更大时，波浪：又称段塞流。气体流速更大时，波浪加剧，其波峰不时高达管顶，形成液塞，阻碍高加剧，其波峰不时高达管顶，形成液塞，阻碍高速气流的通过。速气流的通过。以冲击流型工作以冲击流型工作时，时，其振动和水其振动和水击现象最为明显，管路压力有很大波动，但振动击现象最为明显，管路压力有很大波

11、动，但振动频率较小。频率较小。23g.不完全环状流不完全环状流：气量继续提高，要求管路有更：气量继续提高，要求管路有更大的面积供气体通过。大的面积供气体通过。气流将液体的断面压缩成气流将液体的断面压缩成新月形，管路顶部的液层很薄而底部的液层较厚，新月形，管路顶部的液层很薄而底部的液层较厚，形成不同心的环状流。形成不同心的环状流。h.环状流环状流：随着气流速度的进一步提高，不同心随着气流速度的进一步提高，不同心环状液层变薄，形成环作流。环状液层变薄，形成环作流。气体携带着液气体携带着液滴滴以以较高的速度在紧挨管壁的环状液层的中心通过。较高的速度在紧挨管壁的环状液层的中心通过。i.弥散流弥散流：当

12、气体的流速更大时，：当气体的流速更大时，环状液层被气环状液层被气体吹散，以液雾的形式随高速气流向前流动。体吹散，以液雾的形式随高速气流向前流动。24据研究，天然气据研究，天然气凝析液混输管路中凝析液混输管路中常遇到分层流型、不完全环状流、环状流常遇到分层流型、不完全环状流、环状流和弥散流；而原油和弥散流；而原油天然气混输管路常遇天然气混输管路常遇到气泡流、气团流、分层流、波浪流和冲到气泡流、气团流、分层流、波浪流和冲击流等五种。击流等五种。25（2）气液相间传质，要消耗能量；气液相间传质，要消耗能量；气液两相的速度不同，要损失能量；气液两相的速度不同，要损失能量；液面的起伏使流道变化，气体流动

13、方向液面的起伏使流道变化，气体流动方向随液面起伏而变化，相间能量损失增加；随液面起伏而变化，相间能量损失增加；当流速较低时，积液现象较为突出。当流速较低时，积液现象较为突出。26（3）流动规律复杂，流动阻力）流动规律复杂，流动阻力大大 由于由于混输混输流态变化大，流动不稳定，流态变化大，流动不稳定，使其使其流动流动规律极为复杂，难于掌握其规律极为复杂，难于掌握其水力计算规律，目前尚无成熟的通用水力计算规律，目前尚无成熟的通用的理论计算公式来计算混输压降。的理论计算公式来计算混输压降。27（3）流动规律复杂，流动阻力大）流动规律复杂，流动阻力大 由于液相的急剧扰动，液相被气相的拖由于液相的急剧扰

14、动，液相被气相的拖带，气液相间的相对运动，以及液相的带，气液相间的相对运动，以及液相的积聚等原因，积聚等原因，其其压降比单相流动大得多，压降比单相流动大得多，有时混输压降比同条件下的单相流动压有时混输压降比同条件下的单相流动压降高出降高出10倍以上，流速小时差异更大。倍以上，流速小时差异更大。282、气液两相管流的研究方法、气液两相管流的研究方法各国研究工作者在处理气液混输时，各国研究工作者在处理气液混输时，常作某些假设使问题简化。采用的方法常作某些假设使问题简化。采用的方法大致可归纳为三类，即大致可归纳为三类，即n均相流模型均相流模型n分相流模型分相流模型n流型模型流型模型29（1）把气液混

15、合物看成为一种均匀介质，因把气液混合物看成为一种均匀介质，因此可以把气液两相管路当作单相管路来处理。此可以把气液两相管路当作单相管路来处理。在均相流模型中作出了两个假设：在均相流模型中作出了两个假设：n气相和液相的速度相等；气相和液相的速度相等；n气液两相介质已达到热力学平衡状气液两相介质已达到热力学平衡状态，气液相间无热量的传递。态，气液相间无热量的传递。30（2）分相流模型）分相流模型 把管路内气液两相的流动看作是气液各把管路内气液两相的流动看作是气液各自分别的流动。自分别的流动。为此，需首先确定气液为此，需首先确定气液相在管路内各自所占的流通面积，再把相在管路内各自所占的流通面积，再把气

16、相和液相都按单相管路处理并计入气相和液相都按单相管路处理并计入相相间作用间作用，最后将气液相的方程加以合并。，最后将气液相的方程加以合并。目前，截面目前，截面含含液率和相间相互作用等数液率和相间相互作用等数据主要依靠实验求得。据主要依靠实验求得。31（2）分相流模型）分相流模型 流体力学基本方程应用于分相流模型时作流体力学基本方程应用于分相流模型时作出两条假设，即出两条假设，即 气液两相有各自的按所占流通面积计气液两相有各自的按所占流通面积计算平均速度。算平均速度。气液两相间可能有质量的交换，但气液气液两相间可能有质量的交换，但气液两相介质处于热力学平衡状态，相间无热两相介质处于热力学平衡状态，相间无热量的传递。量的传递。32（3）分清两相流流型，根据分清两相流流型，根据两相两相流型的特点，流型的特点，分析其流动特性，建立分析其流动特性，建立压降压降关系式。关系式。流型模型法能深入地揭示两相流各种流流型模型法能深入地揭示两相流各种流型的流体力学特性，近年来受到理论界的型的流体力学特性，近年来受到理论界的重视，取得一定的理论研究成果。但是由重视，取得一定的理论研究成果。但是由于流型分界尚