延安大学：《采油工程》课程教学资源（实验讲义）实验一 垂直管流实验

实验一垂直管流实验 实验目的 1.观察垂直井筒中出现的各种流型,掌握流型判别方法: 2.验证垂直井筒多相管流压力分布计算模型; 3.了解自喷及气举采油的举升原理。 实验原理 在许多情况下,当油井的井口压力高于原油饱和压力时,井筒内流动着的是单相液体 当自喷井的井底压力低于饱和压力时,则整个油管内部都是气-液两相流动。油井生产系统 的总压降大部分是用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失,只有当气液两相的流 速很高时(如环雾流型),才考虑动能损失。在垂直井筒中,井底压力大部分消耗在克服液 柱重力上。在水平井水平段,重力损失也可以忽略。所以,总压降的通式为 △P=△B4+△P+△P 式中:△p-重心压力:△p-摩擦压降;△p-加速压降 在流动过程中,混合物密度和摩擦力沿程随气-液体积比、流速及混合物流型而变化。 油井中可能出现的流型自下而上依次为:纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。除某些高产 量凝析气井和含水气井外,一般油井都不会出现环流和雾流。 本实验以空气和水作为实验介质,用阀门控制井筒中的气水比例并通过仪表测取相应的 流量和压力数据,同时可以从透明的有机玻璃管中观察相应的流型。 三.实验仪器 1.仪器与设备:自喷井模拟器,空气压缩机,离心泵,秒表等; 2.实验介质:空气,水 3.设备的流程(如图1所示),教师讲解实验操作注意事项(如图2所示)。 分离器 空压机 水泵 稳压罐 图1垂直管流实验设备流程图

实验一 垂直管流实验 一．实验目的 1. 观察垂直井筒中出现的各种流型，掌握流型判别方法； 2. 验证垂直井筒多相管流压力分布计算模型； 3. 了解自喷及气举采油的举升原理。 二．实验原理 在许多情况下，当油井的井口压力高于原油饱和压力时，井筒内流动着的是单相液体。 当自喷井的井底压力低于饱和压力时，则整个油管内部都是气-液两相流动。油井生产系统 的总压降大部分是用来克服混合物在油管中流动时的重力和摩擦损失，只有当气液两相的流 速很高时（如环雾流型），才考虑动能损失。在垂直井筒中，井底压力大部分消耗在克服液 柱重力上。在水平井水平段，重力损失也可以忽略。所以，总压降的通式为： 式中：△ph—重心压力；△pr—摩擦压降； △pa—加速压降 在流动过程中，混合物密度和摩擦力沿程随气-液体积比、流速及混合物流型而变化。 油井中可能出现的流型自下而上依次为：纯油流、泡流、段塞流、环流和雾流。除某些高产 量凝析气井和含水气井外，一般油井都不会出现环流和雾流。 本实验以空气和水作为实验介质，用阀门控制井筒中的气水比例并通过仪表测取相应的 流量和压力数据，同时可以从透明的有机玻璃管中观察相应的流型。 三．实验仪器 1．仪器与设备：自喷井模拟器，空气压缩机，离心泵，秒表等； 2．实验介质：空气，水； 3．设备的流程（如图 1 所示），教师讲解实验操作注意事项（如图 2 所示）。 图 1 垂直管流实验设备流程图

四.实验步骤 1.打开仪器面板上的电源开关,开启空气压缩机以产生工作气源(详细见空压机使用说 明书),打开空压机上的出口阀门,根据实验要求调解“压力调节”(顺时针旋转为增大)旋 钮,调到合适的工作压力 2.打开“水箱供水”开关,给恒位水箱供水,当水在模拟井筒流出时,供水完毕关闭“水 箱供水”,打开“供液”开关,此时将向恒位水箱和模拟井筒供水。恒位水箱供水系统采用 循环使用的方式(节约用水)水位维持在恒定位置 3.待水位上升到标定高度不在上升后,打开“供气”开关,此时可通过调解“流量调节” 旋钮控制气体流量(顺时针为增大逆时针为减小)来观察模拟井筒内的流态变化。 4.实验过程中液体流量和气体流量面板上都有显示,显示仪的上面为累计流量(单位: 升),下面为瞬时流量(标况下单位:升/分钟),实验过程中,要慢慢调节“流量调节”旋 钮,以便实现各种流型。 5.实验完毕,连接号管线打开模拟井筒下面的球阀和放空阀,放掉水箱和模拟井筒里的 液体(根据温度自行决定),以免结冰和冻坏 五.注意事项 1.不要踩踏地面的各种管道 2.操作自喷井模拟器时要注意稳压罐中的液位,不要打空或溢出; 3.观察的流量计和压力表示数应读取测量时间内的平均值 4.流量计的单位和流量积算仪的单位 六.实验报告内容 1.写出实验目的,简述实验原理 2.简述垂直井筒中各种流型的特征:

四．实验步骤 1.打开仪器面板上的电源开关，开启空气压缩机以产生工作气源（详细见空压机使用说 明书），打开空压机上的出口阀门，根据实验要求调解“压力调节”（顺时针旋转为增大）旋 钮，调到合适的工作压力。 2.打开“水箱供水”开关，给恒位水箱供水，当水在模拟井筒流出时，供水完毕关闭“水 箱供水”，打开“供液”开关， 此时将向恒位水箱和模拟井筒供水。恒位水箱供水系统采用 循环使用的方式（节约用水）水位维持在恒定位置。 3.待水位上升到标定高度不在上升后，打开“供气”开关，此时可通过调解“流量调节” 旋钮控制气体流量（顺时针为增大逆时针为减小）来观察模拟井筒内的流态变化。 4.实验过程中液体流量和气体流量面板上都有显示，显示仪的上面为累计流量（单位： 升），下面为瞬时流量（标况下单位：升/分钟），实验过程中，要慢慢调节“流量调节”旋 钮，以便实现各种流型。 5.实验完毕，连接号管线打开模拟井筒下面的球阀和放空阀，放掉水箱和模拟井筒里的 液体（根据温度自行决定），以免结冰和冻坏。 五．注意事项 1. 不要踩踏地面的各种管道； 2. 操作自喷井模拟器时要注意稳压罐中的液位，不要打空或溢出； 3. 观察的流量计和压力表示数应读取测量时间内的平均值； 4. 流量计的单位和流量积算仪的单位。 六．实验报告内容 1. 写出实验目的，简述实验原理； 2. 简述垂直井筒中各种流型的特征；

图2教师讲解实验操作要领和注意事项

图 2 教师讲解实验操作要领和注意事项