油氣輸油過(guò)程中壓降變化規(guī)律分析研究

馮靜

摘 要：本文研究了高含水期油氣集輸過(guò)程中流型以及壓降變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)修正，并對(duì)油氣集輸管道的流型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)流型進(jìn)行了比較。同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用最小二乘法對(duì)分氣相折算系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了擬合修正，對(duì)擬合后公式計(jì)算井口壓降結(jié)果與擬合前井口壓降計(jì)算結(jié)果、實(shí)測(cè)壓降以及模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。研究證明，修正后的流行圖以及沖擊流壓降模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相吻合，誤差較小，適合采油單位工程應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高含水期；油氣集輸；流型計(jì)算；壓降

1 引言

近年來(lái)由于產(chǎn)出液中含水率增高，輸送管道中伴有油氣水多相流動(dòng)的狀況。隨著管路中流動(dòng)狀況的改變，多相流流動(dòng)機(jī)理呈復(fù)雜多變，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該機(jī)理的研究尚未形成定論，尤其沒(méi)有適合工程應(yīng)用上的水利計(jì)算模型。油田輸送管網(wǎng)的投資在總投資中所占比例有三成之多，而運(yùn)行過(guò)程中的能耗占到生產(chǎn)總能耗的四成，因此，研究油氣集輸過(guò)程中管路中流體流動(dòng)規(guī)律，預(yù)測(cè)油氣集輸管路中流體的流型以及壓降變化規(guī)律，對(duì)管線設(shè)計(jì)以及改造具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，探索了高含水期油氣集輸管道流型和壓降的變化規(guī)律。

2裝置

為了研究高含水期油氣水在管內(nèi)的流動(dòng)特性，給出適合工程實(shí)際的試驗(yàn)裝置工藝流程，并在采油現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所用試驗(yàn)裝置進(jìn)行了安裝調(diào)試。該套試驗(yàn)裝置全部利用實(shí)際油氣水介質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)管道為現(xiàn)有埋地井口到計(jì)量站間的集油管道，除流型及流態(tài)測(cè)試外，其余部分全部利用計(jì)量站現(xiàn)有設(shè)施。油氣水混合物經(jīng)集油管線到達(dá)計(jì)量站，從計(jì)量站分別進(jìn)入試驗(yàn)裝置，測(cè)試產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量、壓力、溫度、流型，對(duì)典型的流型拍攝，研究油氣水混輸?shù)牧餍汀?/p>

3 流型研究

3.1 流型選擇

Baker提出的水平管流型分界圖。它以大量試驗(yàn)和觀察為基礎(chǔ)，認(rèn)為流型不僅和氣液流量有關(guān)，還和氣液物性有關(guān)。眾多研究表明，水平管三相流流體本身物性會(huì)對(duì)流型的變化產(chǎn)生影響，該種情形下，選擇廣泛使用的Baker流行圖進(jìn)行流型驗(yàn)證更與實(shí)際情況相符合。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。

3.2 模型修正

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)高含水期油氣水三相流進(jìn)行流型預(yù)測(cè)時(shí)，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際流型相比存在較大誤差。針對(duì)管道中流體粘度較小的特點(diǎn)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)所得的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)Baker流型圖的橫縱坐標(biāo)進(jìn)行了擬合修正。利用擬合修正后集輸管路中流體的流型重新進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明管路中流體流型均為沖擊流，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)完全吻合。證明，經(jīng)擬合修正后的Baker模型適用于高含水期油氣水三相流流型的預(yù)測(cè)。

4 壓降研究

4.1 模型修正

4.2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析與模型驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)過(guò)程為了保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，采用間隔量油、測(cè)氣的取樣方式對(duì)某聯(lián)合站的集油管道進(jìn)行了系列測(cè)定。采用修正后的壓降計(jì)算模型對(duì)井口壓力進(jìn)行了計(jì)算，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)與擬合所得結(jié)果進(jìn)行了比較，未經(jīng)修正的Baker模型不適用于高含水期壓降計(jì)算，而修正后的Baker模型計(jì)算機(jī)結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合。在多個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)洛-馬公式中分氣相折算系數(shù)的求法提出了修正。給出了沖擊流和分散氣泡流的壓降計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)管徑范圍為13～150mm，以空氣.水為介質(zhì)，因此有一定的局限性。本研究中也同時(shí)使用模型對(duì)測(cè)試各段的井口壓力進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)比結(jié)果顯示，誤差均大于修正后的Baker模型。因此，本研究結(jié)合某聯(lián)合站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)Baker模型的擬合修正，適合采油后期高含水油氣集輸?shù)念A(yù)測(cè)計(jì)算，適合工程應(yīng)用。

4.3 誤差分析

5 結(jié) 論

（1）對(duì)某集油管道中高含水期油氣水三相混輸管道的壓降及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)Baker流行圖以沖擊流壓降模型進(jìn)行了修正。（2）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得數(shù)據(jù)，采用修正后流行圖進(jìn)行了流型計(jì)算，所得流型與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得流型相吻合，結(jié)果證明修正后的流行圖適合高含水期油氣水三相混輸管道流型判別。

參考文獻(xiàn)：

[1]張修剛，牛冬梅，蘇新軍等.水平管內(nèi)油水兩相流動(dòng)摩擦壓降的試驗(yàn)研究[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003，22（2）：47～50.