《两相垂直管流实验》实验指导书（模板）

1、两相垂直管流实验一、实验目的（1）观察气、液两相在垂直管中的流态变化，综合分析流态变化规律；（2）测定不同气量下的产液量和气体体积流量，绘制QV曲线。二 实验原理在垂直管井中，沿井筒自下而上压力不断降低。当压力低于饱和压力时，石油中的溶解 气会别离出来。别离出来的气体在沿井筒上升过程中不断释放弹性膨胀能量，该能量参与举 升液体。利用气体膨胀能量举升液体，依靠两种作用力，一是气体作用于液体上垂直顶推液 体上升的举升力；二是靠气液之间的摩擦作用力，气体携带液体上升。为使气体能量在举油 出井过程中消耗最小，到达提高效率的目的，必须选择油井的最有效产液点进行生产。自喷 井中，一般会出现4种流动状态：泡

2、流、段塞流、环流和雾流。气举采油原理是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中的混合，利用 气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，从而将井筒内流体举出。由于气举时启动压力很高, 且启动压力和工作压力的差值较大，在压缩机的额定工作压力有限的情况下，为了实现气举 就需要设法降低启动压力。降低启动压力的方法很多，其中最常用的是在油管柱上装设气举 阀。气举阀是由储气室（内充氮气）、波纹管（带动阀杆运动，使阀翻开或关闭）、阀杆、阀 芯、阀座等部件组成，如图5-1所示。气举阀实质上是一种用于井下的压力调节器，它主要 利用波纹管受压后能够产生相应位移这一特性制作。气举阀在井下，储气室充氮压力匕作 用

3、于波纹管（面积为4）上，使与阀杆连接的阀坐于阀座上，外部压力油压R通过气孔作 用于阀芯（面积为（）上，套压儿作用于波纹管（面积为4Rp）上。当外部总压力大于储 气室压力时，那么波纹管被压缩，阀芯也随之上移离开阀座，阀孔被翻开，外部气体压力即可 通过阀孔进入油管中，以实现气举采油；当外部总压力小于储气室压力时，阀坐在阀座上将 阀孔封死。三、实验仪器.两相垂直管流实验装置两相垂直管流实验装置的结构如图6-1所示。.空压机、秒表、扳手、硅胶管等。图6-1两相垂直管流原理图1 空压机；2-供气阀；3.溢流管；4.恒水位瓶；5.溢流孔；6-供水阀；7-模拟井筒;8油气别离器；9.油气别离器排液阀；10-

4、气体流量计；11 气动定值器。四、实验步骤.准备工作检查供气阀、供水阀、油气别离器放水阀是否渗漏。关闭供气阀，翻开供水阀向沉降罐 内注水。翻开空压机开关，使空压机工作。检查油气别离器中的液位，当液位太低时，要打 开供气阀采出适量的液体以便于读数；当液位过高时.，要翻开排液阀放适量的水以便于读数。 检查气体流量计是否正常工作。.观察垂直管流中的4种流态向右旋的方向略微翻开气动定值器阀，此时气体进入实验装置的模拟油井内，气体进入 量少时可观察到泡流；继续向右开大气动定值器阀，使气体流量增大，此时可观察段塞流; 再次增大气体流量，可观察到环流；当气体流量增大到气体从液体中滑脱时，可观察到雾流。 观察

5、结束后关闭气动定值器阀门。4种流型见图6.2。图6-2油气沿井筒喷出时的流型变化示意图.记录气体流量V和液体流量Q向右旋的方向略微翻开气动定值器阀，使垂直管流中的液位刚好上升到模拟油井出油口 处。当液位到达此处时称为始喷点，液体的产量为零，但注意气体流量并不为零。在使喷点 处记录气体的流量值V。进一步开打供气阀，液体会被采出，记录对应的液体流量Q和气体流量V。重复此步骤 测10-15组液体流量和气体流量值，关闭供气阀。考前须知：气动定值器每次不能调的太大，控制气量在流量计0.4刻度左右。由于气体 流量波动，气体流量计浮子上下跳动，可读浮子经常在某刻度跳动时的数值或浮子上下跳动 的平均值。.气举

6、实验操作调整井筒内液面高度，关闭向井底进气闸门，翻开套管闸门，使气体通过套管闸门进入 油套环形空间。慢慢开启气动定值器，油套环形空间液面下降当液面降到气举阀以下时，气 举阀翻开，气举阀以上油管内混入气体，了解气举阀工作原理及用途。继续增加气量，使液 面到达油管鞋处，气体从油管进入举升液体，此时可观察气液混合物咋油管中的各种流动形 态，其原理与自喷井相同，如测气、液产量，同样可绘出QV曲线。五、实验数据记录及处理L数据记录及计算把实验所测得的数据及计算数据填入表6-1中。表6-1 QW数据记录计算表注：t测试时间，一般选lmin；分别为开始和结束测实时间的瞬时液位;测次工程12345678910

7、1112131415Z/min/minH / minAH /minQ/CmL min )V/(L- min )Q液体流量；V气体流量.数据处理在图6-3所示的坐标系中绘制Q-V曲线，并在图上找出最有效产液点A和最高产液点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 )图6-3 Q-V曲线六、考前须知.开始测量前一定要把油气别离器的液位调整到合适位置，以便于读数