《兩相垂直管流實驗》實驗指導書（模板）

1、兩相垂直管流實驗一、實驗目的（1）觀察氣、液兩相在垂直管中的流態(tài)變化，綜合分析流態(tài)變化規(guī)律；（2）測定不同氣量下的產(chǎn)液量和氣體體積流量，繪制QV曲線。二 實驗原理在垂直管井中，沿井筒自下而上壓力不斷降低。當壓力低于飽和壓力時，石油中的溶解 氣會別離出來。別離出來的氣體在沿井筒上升過程中不斷釋放彈性膨脹能量，該能量參與舉 升液體。利用氣體膨脹能量舉升液體，依靠兩種作用力，一是氣體作用于液體上垂直頂推液 體上升的舉升力；二是靠氣液之間的摩擦作用力，氣體攜帶液體上升。為使氣體能量在舉油 出井過程中消耗最小，到達提高效率的目的，必須選擇油井的最有效產(chǎn)液點進行生產(chǎn)。自噴 井中，一般會出現(xiàn)4種流動狀態(tài)：泡

2、流、段塞流、環(huán)流和霧流。氣舉采油原理是依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中的混合，利用 氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，從而將井筒內(nèi)流體舉出。由于氣舉時啟動壓力很高, 且啟動壓力和工作壓力的差值較大，在壓縮機的額定工作壓力有限的情況下，為了實現(xiàn)氣舉 就需要設法降低啟動壓力。降低啟動壓力的方法很多，其中最常用的是在油管柱上裝設氣舉 閥。氣舉閥是由儲氣室（內(nèi)充氮氣）、波紋管（帶動閥桿運動，使閥翻開或關閉）、閥桿、閥 芯、閥座等部件組成，如圖5-1所示。氣舉閥實質(zhì)上是一種用于井下的壓力調(diào)節(jié)器，它主要 利用波紋管受壓后能夠產(chǎn)生相應位移這一特性制作。氣舉閥在井下，儲氣室充氮壓力匕作 用

3、于波紋管（面積為4）上，使與閥桿連接的閥坐于閥座上，外部壓力油壓R通過氣孔作 用于閥芯（面積為（）上，套壓兒作用于波紋管（面積為4Rp）上。當外部總壓力大于儲 氣室壓力時，那么波紋管被壓縮，閥芯也隨之上移離開閥座，閥孔被翻開，外部氣體壓力即可 通過閥孔進入油管中，以實現(xiàn)氣舉采油；當外部總壓力小于儲氣室壓力時，閥坐在閥座上將 閥孔封死。三、實驗儀器.兩相垂直管流實驗裝置兩相垂直管流實驗裝置的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。.空壓機、秒表、扳手、硅膠管等。圖6-1兩相垂直管流原理圖1 空壓機；2-供氣閥；3.溢流管；4.恒水位瓶；5.溢流孔；6-供水閥；7-模擬井筒;8油氣別離器；9.油氣別離器排液閥；10-

4、氣體流量計；11 氣動定值器。四、實驗步驟.準備工作檢查供氣閥、供水閥、油氣別離器放水閥是否滲漏。關閉供氣閥，翻開供水閥向沉降罐 內(nèi)注水。翻開空壓機開關，使空壓機工作。檢查油氣別離器中的液位，當液位太低時，要打 開供氣閥采出適量的液體以便于讀數(shù)；當液位過高時.，要翻開排液閥放適量的水以便于讀數(shù)。 檢查氣體流量計是否正常工作。.觀察垂直管流中的4種流態(tài)向右旋的方向略微翻開氣動定值器閥，此時氣體進入實驗裝置的模擬油井內(nèi)，氣體進入 量少時可觀察到泡流；繼續(xù)向右開大氣動定值器閥，使氣體流量增大，此時可觀察段塞流; 再次增大氣體流量，可觀察到環(huán)流；當氣體流量增大到氣體從液體中滑脫時，可觀察到霧流。 觀察

5、結(jié)束后關閉氣動定值器閥門。4種流型見圖6.2。圖6-2油氣沿井筒噴出時的流型變化示意圖.記錄氣體流量V和液體流量Q向右旋的方向略微翻開氣動定值器閥，使垂直管流中的液位剛好上升到模擬油井出油口 處。當液位到達此處時稱為始噴點，液體的產(chǎn)量為零，但注意氣體流量并不為零。在使噴點 處記錄氣體的流量值V。進一步開打供氣閥，液體會被采出，記錄對應的液體流量Q和氣體流量V。重復此步驟 測10-15組液體流量和氣體流量值，關閉供氣閥?？记绊氈簹鈩佣ㄖ灯髅看尾荒苷{(diào)的太大，控制氣量在流量計0.4刻度左右。由于氣體 流量波動，氣體流量計浮子上下跳動，可讀浮子經(jīng)常在某刻度跳動時的數(shù)值或浮子上下跳動 的平均值。.氣舉

6、實驗操作調(diào)整井筒內(nèi)液面高度，關閉向井底進氣閘門，翻開套管閘門，使氣體通過套管閘門進入 油套環(huán)形空間。慢慢開啟氣動定值器，油套環(huán)形空間液面下降當液面降到氣舉閥以下時，氣 舉閥翻開，氣舉閥以上油管內(nèi)混入氣體，了解氣舉閥工作原理及用途。繼續(xù)增加氣量，使液 面到達油管鞋處，氣體從油管進入舉升液體，此時可觀察氣液混合物咋油管中的各種流動形 態(tài)，其原理與自噴井相同，如測氣、液產(chǎn)量，同樣可繪出QV曲線。五、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理L數(shù)據(jù)記錄及計算把實驗所測得的數(shù)據(jù)及計算數(shù)據(jù)填入表6-1中。表6-1 QW數(shù)據(jù)記錄計算表注：t測試時間，一般選lmin；分別為開始和結(jié)束測實時間的瞬時液位;測次工程12345678910

7、1112131415Z/min/minH / minAH /minQ/CmL min )V/(L- min )Q液體流量；V氣體流量.數(shù)據(jù)處理在圖6-3所示的坐標系中繪制Q-V曲線，并在圖上找出最有效產(chǎn)液點A和最高產(chǎn)液點Bo3025二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二20三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三15三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三10三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三二二二二二三三二二二二二5 三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三o 1111I I一1 1 1. 1 1 1 ：1 I 11一 111 1 1 I II_1_一1_11r/(L - min )圖6-3 Q-V曲線六、考前須知.開始測量前一定要把油氣別離器的液位調(diào)整到合適位置，以便于讀數(shù)