12.4.1 管道石油运输多相流检测

12.4.1 管道石油运输多相流检测

油气水三相混输是石油化工行业中一种非常典型的多相流。在油田开采出来的流体中,原油在井筒中向上流动,当流压低于泡点压力后,产生原油脱气,气体以游离气的形态在,导致在油井的开采生产过程以及原油的管道输运过程中,形成油气水三相流流动过程。石油开采中最常见的多相流现象就是油水两相流和油气水三相流。

油气水三相流过程参数检测主要包括流型、相含率、速度、黏度、密度、压力降等参数。

12.4.1.1 流型

流型指在多相流流动中相与相的交界面处由于相间相互作用而呈现出的不同的几何形状和流动状态。由于各组分之间的相互作用和能量交换,导致多相流流型在诸多影响因素的作用下复杂多变。水平管道中油水两相流主要有两种流型:分层流和分散流。

分层流主要发生在油水混合物流动速度较低的情况下。由于重力的作用,油相浮于管道上部流动,水相则在管道下部流动,两相均为连续相。

分散流是由于当油水混合物流速增加,在油水分界面上存在液滴。在水动力的搅拌作用和水浮力的抵制重力作用下,液滴分布在整个管子横截面上,使油水分层流动变为分散流动。

12.4.1.2 流量

多相流的流量参数通常可以用容积流量或者质量流量来描述。两相流的质量流量,采用质量进行计量,是指单位时间内流过任一管道横截面的两相混合物的总质量,即两相质量流量之和。

12.4.1.3 相含率

两相流中,组分两相各自占两相流体总量的比值定义为相含率。相含率包括截面相含率、体积相含率和质量相含率。

12.4.1.4 速度

速度包括相速度、混合流速、表观相流速、滑速比、滑脱速度、漂移速度和质量流速。在多相流体中,由于各相速度存在差异,除了表征多相流混合体流动的速度外,还需要表征各分相的分相速度。所以多相流速度由混合体平均流速和分相速度(真实流速)两种速度参数表示。

12.4.1.5 密度(浓度)

多相流密度通常分为流动密度和真实密度。

流动密度是指单位时间内流过流断面的多相流质量与体积之比,表征了多相介质在流动中的平均密度。

真实密度是指流动过程中的单位体积内含有的多相混合流体的质量,反映了流动中两相流体混合物质的实际密度。

除了上述介绍的参数之外,还有黏度、压力降、传热传质系数、液膜流率与液膜厚度等参数,也是用来描述多相流特性的常见参数,这些参数对于多相流系统流动特性的分析和研究都有着重要的作用。此外,两相流中气泡、液滴或颗粒的尺寸及分布等也是描述多相流动特性的参数,并受到了研究者极大的关注。