礦場集輸管路知識點(diǎn)本章主要講述混輸管路的分類和優(yōu)點(diǎn)混輸

1、第四章礦場集輸管路知識點(diǎn)本章主要講述混輸管路的分類和優(yōu)點(diǎn)、混輸管路的流動參數(shù)和技術(shù)術(shù)語、混輸管路的特點(diǎn)和處理方法、 兩相流壓降計(jì)算等方面的內(nèi)容，并且探討了與多相流有關(guān)的幾個(gè)問題。其目的是使學(xué)員通過本章的學(xué)習(xí)， 充分了解混輸管路在油田建設(shè)和油田生產(chǎn)的重要作用， 并且對混輸管路與單相管路的不同之處 （特點(diǎn)、 壓降計(jì)算等）有一個(gè)全面的認(rèn)識。 本章的重點(diǎn)為混輸管路的參數(shù)和術(shù)語、混輸管路的特點(diǎn)以及壓降計(jì)算等部分的知識。建議學(xué)員要與單相管路（輸油管、輸氣管等）對比進(jìn)行本章學(xué)習(xí)，這樣可以加深對混輸管路的特殊性的理解。知識點(diǎn) 1：氣液兩相管流的參數(shù)和術(shù)語（一）流量1、質(zhì)量流量： 單位時(shí)間內(nèi)流過管路橫截面的流體

2、質(zhì)量。2、體積流量： 單位時(shí)間內(nèi)流過管路橫截面的流體體積。（二）流速1、氣、液相流速2、氣、液相表觀流速3、氣液混合物流速4、氣液相質(zhì)量流速（三）氣液相對流速參數(shù)（四）氣液含率1、氣液質(zhì)量含率2、氣液體積含率3、氣液截面含率4、三種含率之間的關(guān)系（ 1）體積含氣率與質(zhì)量含氣率之間的關(guān)系（ 2）質(zhì)量含氣率與截面含氣率之間的關(guān)系（ 3）體積含氣率與截面含氣率之間的關(guān)系（五）兩相混合物的密度1、流動密度2、真實(shí)密度知識點(diǎn) 2混輸管路的特點(diǎn)和處理方法（一）混輸管路的特點(diǎn)1、流型變化多2、存在相間能量消耗3、存在相間傳質(zhì)4、流動不穩(wěn)定5、存在非牛頓流體和水合物（二）氣液兩相管路的處理方法1 、均相流模型

3、2、分相流模型3、流型模型知識點(diǎn) 3. 兩相流壓降計(jì)算式（一）杜克勒I 壓降計(jì)算式（只適應(yīng)于水平管）（二）杜克勒II壓降計(jì)算式（只適應(yīng)于水平管）（三） Beggs Brill（貝格斯布里爾）相關(guān)式（四） Mukherjee Brill相關(guān)式（五） Flanigan相關(guān)式1、管路起伏對兩相管流的影響管路沿線存在起伏時(shí)， 不僅影響兩相管路的流型， 而且液相大量聚積在低洼和上坡管段內(nèi)，使氣體的流通面積減少、流速增大，造成較大的摩擦損失和滑脫損失。（ 1）對流型的影響根據(jù)布里爾流型劃分法，管路上傾時(shí)很少有分層流出現(xiàn)，而管路下傾時(shí)經(jīng)常遇到分層流。（ 2）管路上坡舉升氣液混合物所消耗的能量在下坡時(shí)得不到全

4、部回收上坡舉升流體所引起的壓力降為：，由于重力的影響使液相流速減慢，液體所占的流通面積增大，平均截面含液率增加；浮力的作用使氣體流速增加，流通面積減小，平均截面含氣率減??；相反，在其下坡段，由于重力和浮力的作用，使減小，增大，并且液相密度遠(yuǎn)大于氣相密度，所以下坡段所回收的壓能不能完全補(bǔ)償上坡段舉升流體所消耗的能量。故管路沿線地形起伏時(shí)，管路的壓降除克服沿程摩阻外，還包括上坡段舉升流體所消耗的、 在下坡段不能完全回收的壓能損失， 這是兩相管路不同于氣液單相管路的重要特征。2、弗萊尼根關(guān)系式弗萊尼根在研究許多現(xiàn)場數(shù)據(jù)后得出結(jié)論：（ 1）管路下坡段所回收的壓能比上坡段舉升流體所消耗的壓能小得多，可以

5、忽略；（ 2）上坡段由高差所消耗的壓能與兩相管路的氣相表觀流速呈相反關(guān)系，表觀流速趨于零時(shí)，高程附加壓力損失最大；（ 3）由爬坡所引起的高程附加壓力損失與線路爬坡高度的總和成正比，和管路爬坡的傾角、起終點(diǎn)高差的關(guān)系不大。1958 年，弗萊尼根建立了兩相管路由于高程變化所引起的附加壓降Ph的計(jì)算式為：（ Pa）式中， Z管路上坡高度的總和，m；Fe起伏系數(shù)，它和氣體的折算速度有關(guān)，無因次起伏管路的總壓降為水平管路壓降與起伏附加壓降之和， 由任一種兩相水平管路壓降關(guān)系式求水平管路的壓降， 利用弗萊尼根關(guān)系式計(jì)算管路起伏引起的附加壓力損失， 然后疊加求得起伏兩相管路的總壓降。知識點(diǎn) 4.段塞、清管與

6、磨蝕（一）段塞1、段塞流分類1）水動力段塞流2）地形起伏誘發(fā)的段塞流3）強(qiáng)烈段塞流2、強(qiáng)烈段塞流（ 1）立管底部堵塞（ 2）立管排液（ 3）液塞加速（ 4）立管排氣3、強(qiáng)烈段塞流的抑制（二）清管1、清管頻率2 、清管器運(yùn)行速度3、管路干燥（三）磨蝕知識點(diǎn) 5. 多相泵為氣液混合物增壓的水力機(jī)械稱多相泵。在生產(chǎn)流程中使用多相泵有如下優(yōu)點(diǎn)：減少邊緣井井口回壓，增加油井產(chǎn)量，延長油井壽命；對于儲量和產(chǎn)量不大的邊緣油田，按常規(guī)流程開采油田時(shí)， 需將油井產(chǎn)物進(jìn)行氣液分離， 氣液分別用泵和壓縮機(jī)增壓用獨(dú)自的管路送往新建的集油站、 壓縮機(jī)站或火炬系統(tǒng)等，投資大， 其生產(chǎn)成本常在邊緣油田的經(jīng)濟(jì)開采界限以上，

7、不得不放棄這些邊緣小油田的開采。同樣，海洋主力油田周圍有許多儲量不大的邊緣油田， 若按主力油田方式開采這些油田，或者因?yàn)楫a(chǎn)量較小， 或者因?yàn)樗蜉^深，建設(shè)生產(chǎn)平臺技術(shù)上難度大、 經(jīng)濟(jì)上也得不償失。若利用多相泵（安裝于井口平臺或海底）對邊緣油田生產(chǎn)的油氣進(jìn)行增壓，氣液混輸至臨近的現(xiàn)有生產(chǎn)平臺上進(jìn)行加工，能降低生產(chǎn)成本，使邊緣油田得以經(jīng)濟(jì)地開采；與常規(guī)流程相比， 采用多相泵的占地面積小、生產(chǎn)流程簡單、流程的密閉性好。多相泵同時(shí)起泵和壓縮機(jī)的作用，對氣液混合物進(jìn)行增壓。 與壓縮機(jī)類似， 一般希望泵有較高的入口壓力，以提高泵對氣液混合物的增壓效果、減小增壓所耗功率。除對水力機(jī)械（泵、壓縮機(jī)）的一般要求

8、外，由于泵送對象氣液混合物的特殊性，對多相泵還有以下特殊要求。能適應(yīng)氣液體積流量和氣液比大幅變化的能力。由于油田生產(chǎn)的特點(diǎn)，通過泵體的氣液混合物的體積流量常有較大幅度的變化，泵增壓所消耗的功率也有大幅度變化。此外，由于氣體具有可壓縮性，泵在增壓過程中，隨壓力增加，氣液體積流量減小，因而，要求泵對氣液流量的變化有很強(qiáng)的適應(yīng)能力?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明，泵進(jìn)口氣液混合物的氣液比例極不均勻，在一段時(shí)間內(nèi)接近100%液體，另一段時(shí)間內(nèi)接近100%的氣體，氣液常交替地流過泵體。有較強(qiáng)的抗磨、抗蝕能力。 未經(jīng)加工的油氣水混合物較臟，除水以外，還含有一定量的砂子等固體雜質(zhì)，因而泵必須抗磨、抗蝕。能適應(yīng)不同環(huán)境的要求。

9、油氣田所處地域不同，自然環(huán)境各異， 要求泵能適應(yīng)惡劣的自然環(huán)境。 為避免建設(shè)昂貴的海洋平臺，有時(shí)要求將多相泵安裝于海底，這就要求泵能完全自控，工作十分可靠，有較長的（1 2 年）無故障連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。知識點(diǎn) 6： 兩相管路起伏附加壓降的影響兩相管路沿線地形起伏所引起的附加壓降十分驚人，例如，美國有一條16 英寸的兩相管路通過 36 個(gè)不大的小丘， 按水平管路估算的壓降為 1.7 10 5Pa，投產(chǎn) 10 天后壓降穩(wěn)定在 20.4 10 5Pa，約為按水平管估算壓降的 12 倍，可見兩相管路沿線起伏對壓降的影響不可忽視。在選線工作中有時(shí)會出現(xiàn)線路長、地勢平坦的方案優(yōu)于線路短而沿線有較大起伏的方案。

10、知識點(diǎn) 7：立管頂部節(jié)流法為使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行， 必須在立管底部出現(xiàn)新液塞并進(jìn)入立管、在管內(nèi)增長至立管頂部前，將液塞排出立管，使氣液混合物在系統(tǒng)中連續(xù)流動。為此，把混合物流速（氣液相表觀速度之和）作為控制參數(shù)，若減小，表示將發(fā)生阻塞。為舉升剛形成的液塞，出油管路的壓力應(yīng)高于立管下游分離器或捕集器的正常平均操作壓力。立管頂部節(jié)流可增大管路和捕集器之間的差壓，利于在立管內(nèi)剛形成的小液塞流向捕集器，見下圖。 圖中， 以氣液混合物的流速作為控制閥的設(shè)定值，混合物流量較大時(shí)增大控制閥開度；反之，流量較小、易發(fā)生強(qiáng)烈段塞流時(shí)，減小閥的開度，增大出油管和立管底部與捕集器間的壓差，增大混合物的流量。節(jié)流的缺點(diǎn)是井的回壓增大，