油氣集輸流體流型以及壓降變化規(guī)律研究

喬小剛

摘要：近年來由于產(chǎn)出液中含水率增高，輸送管道中伴有油氣水多相流動的狀況。隨著管路中流動狀況的改變，多相流流動機理呈復(fù)雜多變，目前國內(nèi)外對該機理的研究尚未形成定論，尤其沒有適合工程應(yīng)用上的水利計算模型。油田輸送管網(wǎng)的投資在總投資中所占比例有三成之多，而運行過程中的能耗占到生產(chǎn)總能耗的四成，因此，研究油氣集輸過程中管路中流體流動規(guī)律，預(yù)測油氣集輸管路中流體的流型以及壓降變化規(guī)律，對管線設(shè)計以及改造具有重要的現(xiàn)實意義。本文以聯(lián)合站實測數(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。

關(guān)鍵詞：原油含水;油氣集輸;流體流型;壓降變化規(guī)律

石油和天然氣的儲存和運輸簡稱油氣儲運。采出原油一般都含有一定數(shù)量的水，而原油含水多了會給儲運造成浪費，增加設(shè)備，多耗能;原油中的水多數(shù)含有鹽類，加速了設(shè)備、容器和管線的腐蝕;在石油煉制過程中，水和原油一起被加熱時，水會急速汽化膨脹，壓力上升，影響正常操作和產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)l(fā)生爆炸。因此外輸原油前，需進行脫水。通過油氣分離器和原油穩(wěn)定裝置把原油中的氣體態(tài)輕烴組分脫離出去的工藝過程叫原油脫氣。

1引言

本文研究了高含水期油氣集輸過程中流型以及壓降變化。通過實驗測得數(shù)據(jù)修正，并對油氣集輸管道的流型計算結(jié)果與實測流型進行了比較。同時根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用最小二乘法對分氣相折算系數(shù)經(jīng)驗公式進行了擬合修正，對擬合后公式計算井口壓降結(jié)果與擬合前井口壓降計算結(jié)果、實測壓降以及模型計算結(jié)果進行了比較。研究證明，修正后的流行圖以及沖擊流壓降模型計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)相吻合，誤差較小，適合采油單位工程應(yīng)用。

2裝置

為了研究高含水期油氣水在管內(nèi)的流動特性，給出適合工程實際的試驗裝置工藝流程，并在采油現(xiàn)場對所用試驗裝置進行了安裝調(diào)試。該套試驗裝置全部利用實際油氣水介質(zhì)進行試驗。試驗管道為現(xiàn)有埋地井口到計量站間的集油管道，除流型及流態(tài)測試外，其余部分全部利用計量站現(xiàn)有設(shè)施。油氣水混合物經(jīng)集油管線到達計量站，從計量站分別進入試驗裝置，測試產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量、壓力、溫度、流型，對典型的流型拍攝，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。它以大量試驗和觀察為基礎(chǔ)，認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對流型的變化產(chǎn)生影響，該種情形下，選擇廣泛使用的Baker流行圖進行流型驗證更與實際情況相符合。對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進行了驗證。

3.2 模型修正

實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對高含水期油氣水三相流進行流型預(yù)測時，預(yù)測結(jié)果與實際流型相比存在較大誤差。針對管道中流體粘度較小的特點，應(yīng)用實驗現(xiàn)場所得的實測數(shù)據(jù)對Baker流型圖的橫縱坐標進行了擬合修正。利用擬合修正后集輸管路中流體的流型重新進行了計算，結(jié)果表明管路中流體流型均為沖擊流，與實測數(shù)據(jù)完全吻合。證明，經(jīng)擬合修正后的Baker模型適用于采油廠高含水期油氣水三相流流型的預(yù)測。

4 壓降研究

4.1 模型修正

4.2實測數(shù)據(jù)分析與模型驗證

實驗過程為了保證數(shù)據(jù)采集的準確性，采用間隔量油、測氣的取樣方式對某聯(lián)合站的集油管道進行了系列測定。采用修正后的壓降計算模型對井口壓力進行了計算，通過對比實驗測得數(shù)據(jù)與擬合所得結(jié)果進行了比較，未經(jīng)修正的Baker模型不適用于高含水期壓降計算，而修正后的Baker模型計算機結(jié)果與實測數(shù)據(jù)基本吻合。在多個實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對洛-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算方法。實驗管徑范圍為13～150mm，以空氣.水為介質(zhì)，因此有一定的局限性。本研究中也同時使用模型對測試各段的井口壓力進行了計算，對比結(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)合站實測數(shù)據(jù)對Baker模型的擬合修正，適合采油廠采油后期高含水油氣集輸?shù)念A(yù)測計算，適合工程應(yīng)用。

4.3 誤差分析

5結(jié) 論

（1）對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)進行了現(xiàn)場測試。根據(jù)測試數(shù)據(jù)，對Baker流行圖以沖擊流壓降模型進行了修正。（2）對現(xiàn)場測得數(shù)據(jù)，采用修正后流行圖進行了流型計算，所得流型與現(xiàn)場測得流型相吻合，結(jié)果證明修正后的流行圖適合采油廠高含水期油氣水三相混輸管道流型判別。

參考文獻：

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