1、重慶科技學院多相管流理論與計算論文院（系）：專業班級:學生姓名： 學 號:1設計地點（單位）設計題目: _氣液兩相管流及Beggs-Brill法完成日期：2010年7月6日指導教師評語：成績（五級記分制）：指導教師（簽字）:_ _氣液兩相流及Beggs-Brill法摘 要：氣液兩相流體力學時流體力學的一個新興分支，其研究氣體與液體兩相介質在共同流動條件下的流動規律。 氣液兩相流普遍存在于石油工業中， 對指導 整個油田生產系統的分析設計與原油集輸工程方面的工作有著重要的影響。 Beggs-brill是目前用于油田斜直井、定向井和水平并井筒多相流動計算的一種 較普遍的方法。關鍵詞：多相管流、持液率

2、、壓力梯度、流體摩阻1、引言近幾十年，對氣液兩相管流的水平流動和鉛垂流動進行了廣泛研究，對水平 流動和鉛垂流動時的壓力降和持液率的計算得出良好的規律。但這些相關規律被應用于傾斜流動時，則常是不成功的。在油田上，傾斜井的數目日益增多。由于 經濟上的考慮，海上鉆井經常是從一個平臺上鉆若干口定向井，它們通常與鉛直方向成3540。；在永久凍土區，由于鉆機基礎的費用昂貴和運輸困難也需從一 點沿不同方向鉆若干口井。如用鉛直流動相關規律去計算這些井的壓力梯度就常 常失敗。傾斜氣液兩相管流的持液率和壓力降的計算正在日益引起注意。 Beggs-brill方法是可以用于水平、垂直和任意傾斜氣液兩相管流計算的常用方

3、 法。2、模型（Beggs-brill 方法）1973年Beggs和Brill基于由均相流動式所得出的壓力梯度方程式， 在聚丙 烯管上，用空氣和水進行實驗的基礎上提出的。 在每種實驗情況下，調節不同的 氣體流量和觀察流型，并測量持液率和壓力梯度。實驗中包含了全部流型，并依 據氣液分布狀況和流動特性分類。其特點是：1）按歸并后的三類流型建立流型分布圖并在分離流和間歇流之間增加了過渡區， 處于過渡區的流動采用內插法。2）先按水平管流計算，然后采用傾斜校正系數校正成相應的傾斜管流。3）既可適用于垂直管流和傾斜管的上坡與下坡流動。假設氣液混合物既未對外做功，也未受外界功，則單位質量氣液兩相管流的 壓力

4、降消耗于位差、摩擦和加速度引起的壓力消耗。APmg si門口 十九 Vm p總壓力梯度：竺-2D（ 1）Z1 - fVmVog P（1）式中:Vog為氣體折算流速，:：m為氣液混合物密度。D為管內徑其中由于摩擦阻力引起的壓力降為:2PVm=扎z 2D對水平管得到持液率計算結果進行傾斜校正，即可得到管傾斜情況下的計算 結果，從而計算混合流的平均密度。傾斜校正系數與傾斜角秒、無滑脫持液率， 弗魯德數及流體速度有關。(2)為傾斜校正系數。根據實驗結果回歸的傾斜校正系數的相關式為:1Csin侮一嚴侮(3)公式（3）中系數C與無滑脫持液率E1、弗魯德數和液相速度數Nvl有關。P(4)Nvi =Voi(

5、L)14gb公式（4）中Voi為液相折算速度；匚液體表面張力。C =（1一巳）1 nd（Ei）e（Nv）f（NFg 1（ 5）公式（5）系數由表1根據流型確定表1d、e、f、g的確定流型上/下坡defg分離流上坡0.011-3.7683.539-1.6141間歇流上坡2.960.305-0.44730.0978分散流上坡不修正C=0,屮=1,耳但）與日無關各種流型下坡4.7-0.36920.12440.505確定Hi（0）和之后，利用（2）式便得出HO。對于過度流型，則先分別用分離流和間歇流計算出之后采取內插法確定其持液率H C）HU) = AHi(分離)BHK 間歇)L3 - N FrL3

6、一 L2=1 一 AL3 一 L2利用持液率可計算出氣液混合物密度 訂:Beggs和Brill利用實驗結果研流阻力系數與無滑脫氣液兩相流阻力系數 的比值和持液率和無滑脫持液率之間的關系。依據實驗結果得出了氣液兩相流阻力系數的計算方法和相關式，從而計算摩阻損失的影響。沿程阻力系數為：式中：1為無滑脫氣液兩相流阻力系數,S為與巳和Hi(R有關的系數:(8)In y-0.0523 3.18In y -O.8725(ln y)20.01853(In y)4一 力 2當 1y1.2 時：S = ln(2.2 y -1.2)無滑脫氣液兩相流阻力系數 1:-2 4.5332lgN二 3.8125(9)(9)

7、式中NRe.m為氣液兩相流動的雷諾數DVmREl +Pg(1 EjEl + 氣(1-El)N Re.m計算出S和1根據(7)式 = 1es確定氣液兩相流阻力系數，。最后將沿程2p Ugsi na+九親卩阻力系數，和氣液混合密度 -代入(1)空式中計算出沿mXPmVmVog/P程壓力梯度。3算法在油田計算多相垂直管流的正確程度受多種因素的影響。 其中關鍵是在不同 溫度T和壓力P下的流體性質參數。目前雖然有一些計算流體性質參數的相關式 可供選擇，但在使用中應根據各油田的高壓物性實驗資料對所用的計算公式進行檢驗和必要的修正。由于不同壓力和溫度下，流體性質參數和流動參數不同，在 實際過程中采用迭代法計

8、算。例：已知井口壓力為P1,求井底壓力Pwf1 _ 1P=2（R21+R心尹嚴）； 1計算出P和T下的流體性質參數和流動參數2、 確定流動形態并根據流型計算Hl（0）、及已（旳3、計算摩阻系數4、計算出壓力梯度dp/dz及.巾125、計算末端壓力P,NO12 _P214、結論1）Beggs-brill法是在一定假設條件下，推導出可以用于水平、垂直和任 意傾斜氣液兩相管流壓降計算的理論方法。在選擇Beggs-brill法應充分考慮其 適用范圍。2）Beggs-brill法在特定的實驗條件下的精準性并不能代表其在實際應用中所能達到的效果，必要時結合現場實際對其加以修正，以獲得更好的計算結果。參考文獻1 張琪.采油工程原理與設計中國石油大學出版社，2000.92 喻西崇，趙金洲，鄔亞玲國內外油氣水多相流技術的研究中國海上油氣（工程），2002，V01. 14，N05: 31-333 陳家瑯.石油氣液兩相管流.石油工業出版社，2002. 10，36-494 喻西崇，馮叔初.多相管流中沿程摩阻系數分析.油氣田地面工程，V0120, N02, 2001: 3-45 王衛陽，陳聽寬，羅毓