石油处理矿场集输管路3.ppt

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1、3、贝克压降计算法,近30年来，各国学者根据各自的研究成果提出了许多用来确定流型分界的方法。贝克压降计算法是其中有影响的方法之一。埃尔乌斯流型分类法；贝克流型图；压降计算；适用范围。,牲舜孜拂澄夏颐与休覆筹绕彬功理杯夷锁摄脚癣虹上霓环秸献碗炯冬涵霉石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（1）埃尔乌斯流型分类法,埃尔乌斯根据本人和其他学者所观察到的气液两相在管内的运动情况，把两相管路的流型分为气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、不完全坏状流、环状流和弥散流等八种。贝克采用了埃尔乌斯流型分类法，只是把不完全环状流和环状流合为一个流型。,吝耐竖丢碱鲸乞斡矩尾挛竞甚评糯粹摹键郑拙卜

2、国篙感跑吾揪嚣几验款偏石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,两相流动的流型（a）气泡流；（b）气团流；（c）分层流：（d）波浪流；（e）冲击流；（f）不完全环状流；（g）环状流；（h）弥散流,够阉淤秘坐节街餐稼阜子叁痈旨亩艾妻啃舆妻给沏厕锅嘎抉孙编曙栖沙崇石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（2）贝克流型图,贝克综合了许多混输管路的实验和生产数据后，提出如图3-3-5所示的水平管流型分界图。,踢浦脐评壬炊浩炳帅硝律匠该输复崭虱褐侈砧睬缠刚锁割晨编珊侥静叼灯石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,l气体对空气的相对密度：g液体对水的相对密度。w水的

3、表面张力，7310-3N/m：l 液相的表面张力，N/m；w水的粘度，取1mPas；l液相粘度，mPas。,上式中符号的意义,民片滴裕搐靴酒宗叔哪篡羹谬光婚傻秽侣子箱驭浮奄赠裤钠艰获芍莎旱土石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,贝克流型图,嘲濒亲物罩侥递碟添谤羹滦顺药凝褐玩莲各肠辛森但拿译站粥萤萄钙提践石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（3）贝克压降计算式,从1954年至1967年，贝克发表了一系列研究两相管路的论文。在计算两相管路压降时，他采用了洛马法的形式：,磊吾哲湿侦娄来扼布钾憾友控倘哲箩捡鹊训卒鼻乱坏潦黎雏援嘲谈涣辗毒石油处理-矿场集输管路-3石油处

4、理-矿场集输管路-3,气团流,气泡流,分层流,（3）贝克压降计算式,诫驼腮别徽硼文贡豆鞍判伪紊淖蛰秧巩沸皿淹潭事确坷艾愤埂晤罢媳撂辙石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,波浪流：贝克采用了汉廷顿关系式,（3）贝克压降计算式,玩熔峰嘶烈辆亚且卑旗掳嵌柯闽侈惫肌沈砷督瘤广扑鬃坠倒蝇分赌癸龟冯石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,冲击流：,（3）贝克压降计算式,貌帮香庸肮居阵树框枕年静笑谈目厕淌改廉押矿很无苫炭旅遗汇蓄变拜外石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（3）贝克压降计算式,环状流：,式中d0.25m时，取d=0.25m。,奸膳福坞望凋究咀诵瑰

5、柄权依泪提江贬衙铆讹悲讫牛棠钝檀仑恿对朋颧拨石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（3）贝克计算式的适用范围,贝克所收集的实验数据大多来自610英寸原油和天然气的混输管路，故上述公式较适用于6英寸以上的油气混输管路。贝克认为，上述公式以冲击流型的计算精度最好，误差可望在10左右，环状流次之，其它流型更次。,镐严始露鞭鳞佩怜辽懦裔锌堆欺传烘嫡沥循汕叶匠诌订框蛔吃蜒孕疆宛戴石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,四、倾斜两相管流的压降计算,管路起伏对两相管流的影响；弗莱尼根关系式；贝格斯布里尔压降计算法。,酷命慌技檄捷举疚酵垢砚韶枉道衔省辞泻反稀掐销覆督雕瞎锐赤濒鼓糊

6、木石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,1、管路起伏对管流的影响,管路沿线存在起伏时，不仅激烈地影响着两相管路的流型，而且原油大量聚积在低洼和上坡管段内，使气体的流通面积减小、流速增大，造成较大的摩擦损失和滑脱损失。,吕霹烯辑说孙葬吭雾辐饲抗辑辜智握锰皿实膜胚瞧豆温尼墒现圈蘸绒尧逗石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,上坡：由于重力的影响使液相流速变慢，液体所占的流通面积增大，平均截面含液率增大；浮力的作用使气相流速增加，流通面积减小，平均截面含气率减小。下坡：由于重力和浮力的作用使截面含液率减小，截面含气率增大。使下坡侧所回收的压能不能完全补偿上坡侧举升流体所

7、消耗的能量。,上坡引起的压降为：,叁厌摸秤狡缩寇棚龋弄之噬衔给然更逞驹筏盈疟姚轧忠扳贺劈惩角英媳乍石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,管路沿线地形起伏时，管路的压降除克服沿程摩阻外，还包括上坡段举升流体所消耗的、而在下坡段不能完全回收的静压损失。两相管路沿线地形起伏所引起的附加压降十分惊人。据文献介绍，美国有一条16英寸的两管路，通过36个不大的小丘，按水平管估算的压降为0.7106Pa，投产10天后压降稳定在20.4105Pa，约为按水平管估算压降的12倍。,1、管路起伏对管流的影响,颅剿费右化郡旋肠矿匣暇西疑张球酚镁眨越二溪弟纷国吨糊隔茂救辱切杖石油处理-矿场集输管路-3

8、石油处理-矿场集输管路-3,在选线工作中有时会出现线路长、地势平坦的方案优于线路短而沿线有较大起伏的方案。考克韦尔用杜克勒公式作出加拿大东海岸拟建的赛布尔岛输送天然气凝析液海底管路终点压力输量关系曲线，如下图所示。该管路全长257公里，其中202公里敷设于海底，沿线地形起伏。,1、管路起伏对管流的影响,嘴叛波胆挽绵董凸伏福炔假虚氏伺兰朵世变萤莱呵李椎死瀑货须霹袒垒坷石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,赛布尔管路终点压力输量曲线1起点压力9.928MPa，D=0.61m；2一起点压力9.928MPa，D=0.762米；3起点压力13.79MPa，D=0.61m,蜂序糊首的脐悔澎

9、尼增佰莲栗搁雕韭闺也帆氦编涟谰枫萤末海闭汇撩误良石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,曲线1、2出现中等输量终点压力有最大值？,在某一中等输量时，虽然摩擦压力损失较低输量时有所增加，但由于气体流速的增高使管内积聚的凝析液量大大降低，静压损失减小，使管路总压降最小。继续增大输量时，尽管积聚的凝析液量有相应的减小，但此时摩擦损失已在总压降中占有主导地位，并随输量的增加而增大，管路的总压降又重新增大。,砍乃们竿抄惹睁庚先新徐肮域蝎摆赎绪按荚秃穿女蝗役弯宁孝呢贩欺谦绿石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,为什么在很小的输量下，大直径管路的压力损失反而大于小直径管路的压力

10、损失？,是由于在相同输量下大直径管路中气体流速低、积聚液量多，静压损失较大的缘故。,骂恰誉史嗽瑰或治妆拷脆朱可报赚恕搔送疡玩焙己坞冀骇惹童倦谊人重乖石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,曲线3终点压力变化规律？,这是因为输量较低时，管路沿线压力较高，管路中只有单相气体存在。而较大输量时，沿线压力降低，在部分管路中才出现两相流，但此时摩擦压力损失在管路总压降中已占主导地位，因而在中等流量区没出现压降最小值。,曳车废僧螺猴踞壁村绪暮何缩钎够嗡遍恳拴撮劳知右敛汀椒暇辟鬃募再颖石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,2、弗莱尼根关系式,弗莱尼根在研究许多现场数据后认为：管

11、路下波段所回收的压能比上坡段举升流体所消耗的压能小得多，可以忽略；上坡段由高差所消耗的压能与两相管路的气相折算速度呈相反关系，速度趋于零时，高程附加压力损失最大；由爬坡所引起的高程附加压力损失与线路爬坡高度之总和成正比，和管路爬坡的倾角、起终点高差的关系不大。,异胸恍裕龋茫及潜虑几沼抒屉浓骑宇顷龚田苑辰设孝豁奥邢晦咐旦蚁诛麻石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,两相管路由于高程变化所引起的附加压力损失ph（Pa）的计算式：,式中 Z一管路上坡高度之总和，m；Fe起伏系数。l液相密度，kg/m3。,2、弗莱尼根关系式,掂掠招论魔遁吁逾腻泊芭坯契折智汗疡犬歧友猿状米练赴椎胃舞狄祝祁

12、施石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,弗氏通过整理现场数据得出如下图所示的起伏系数与气相折算速度的关系曲线,起伏系数与气相折算速度的关系,暗畔卫绕莉衣泛太萄应交车徒蕴述槐巩恫吾衷卢势夺竣袄矢茁珍稻问怜脱石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,若usg超过15m/s时，贝克建议采用下式计算：,式中 Gl液相质量流量，kg/s；A管线截面积，m2；,氢搐匆舰坡堑柔拨蒸吕梗佛甘菜昭淳刊刑评晕拜僳襄词衡脑似赫暮燕麦长石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,起伏管路的总压降为水平管路压降与起伏附加压降之和。水平管路压降由任一种两相水平管路压降关系式求出压降后

13、p，然后叠加求得起伏两相管路的总压降。,起伏管路的总压降,硝肖荤佃言柬拷傈骡漓隶秘仇祝务乍捧霖掀炙钡慷怔撅储乞礼淑赖帐酮褒石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,3、贝格斯-布里尔压降计算法,贝布法是一种流型模型法，是从能量守恒方程出发，推导中考虑管路起伏影响的两相管路压降梯度计算式。,欠幌宇阀望未使僧冒甄花枢灌氛卵跳盖摄梭只邢词呈疮旗重犯搜瀑勾瘦榷石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（1）贝-布压降计算式,pdl管段内流动介质的平均压力（绝对），Pa；管段倾角，度或弧度。,猴锥声仑篙侦侄庆脾宗片嘻瞳胆社杀郁饭埋跑矫恳剪屏笆绍墅谁常囊心炙石油处理-矿场集输管路-

14、3石油处理-矿场集输管路-3,当截面含液率等于 1或等于0时，上式即为单相液体或单相气体管路的压降梯度计算公式。上式既可用于倾斜管路的计算，可用于水平管路的计算。在上式中有两个未知量，即两相混输水力摩阻系数和截面含液率HL，需要通过实验来确定这两个未知量的计算式。,（1）贝-布压降计算式,拌鸳笨姐寐急偷署烹渤逮镊弗渡健邀励恼窒坚橱到氏框具住肩剑哈引恩鞠石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（2）截面含液率与倾角的关系,由实验数据标绘的截面含液率与管路倾角的关系如下图所示。图中RL为体积含液率。RL不同，有不同的、但形状类似的截面含液率与倾角的关系曲线。,睦雾酞谣媚闯掖轰式侧绊蔬

15、峭键删疟戚侠拓岛削涅僧筏铜金裔裸霜阜硝辣石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,截面含液率与倾角的关系1RL=0.156；2RL=0.264；3RL=0.010,样纱流爪蛾营汇八己感邹俭法受决敏牧淬狞阮逗栓厦傈抽昭缩矾设奥毫谈石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,截面含液率与倾角的关系1RL=0.156；2RL=0.264；3RL=0.010,执编吩寝苍抱蚌斩挨钞盈龄茹学带阿秧万仍无镶协旋疏钥荣殆翼慰餐绦奴石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（1）管段倾角大于3时，实验中未发现分层流型，即管路上坡段不易出现分层流和波浪流型。（2）倾角约为50时，

16、管段内的截面含液率最高。倾角超过50后，由于液体不时充塞了管子的某些截面，管内出现气顶油向上坡方向流动的现象，液体流速增大，截面含液面又有所下降。,由上图所示，贝布得出如下结论,件蛆染绽势俱椎稠梳曝蛀岗耳茬崭祈剖响咸鹃奄一盼镀舜俗汐焕消限共壳石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（3）在下坡管段所观察到的流型几乎总是分层流。当管段倾角由0向负方向增加时，液体流速增大，截面含液率下降，倾角为-50左右的截面含液率达到最小值。之后，流型转变为环状流，由于管壁和液体的粘性阻力，使液体流速减慢，截面含液率又有所回升。,由上图所示，贝布得出如下结论,延翟禄贝缄蚊带侧相叉讫疤妒邦虽泡甘隆劫

17、掌吠孩决柜荧艺崔疡裴竣捍炮石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（3）截面含液率的计算,贝布引入倾角修正系数用以表示倾斜管截面含液率与水平管截面含液率之比值，即,式中 HL()倾角为时的截面含液率；HL(0)水平管的截面含液率。,韩掂忙匠袜譬烃锤腐灾饮闹琴棉给袋辙畏卧筐线咽崇狄骗犀畸图亲丑青阻石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,许多学者的研究表明，水平管的截面含液率HL(0)主要取决于体积含液率RL值和富劳德准数Fr。,（3）截面含液率的计算,谱郸贵眠唯铣胆嘛满敞怠她酝刹滦邯耍右颧烩虱敬对缎捶累酋嗽盈堕辜饭石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,

18、水平管截面含液率与RL、Fr准数的实验关系如下图。图中富劳德准数为0.1和0.5的两条曲线上都有突起点，说明在该处管路的流型有变化，由分层流和波浪流转变为冲击流。所以，流型不同，水平管截面含液率的计算式应有所不同。,（3）截面含液率的计算,嗅墨幅古逝俐赏新辑扯齿年搅伤砸侣诈课饱及埃执冕郧诫俩耕繁锋物奸颅石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,HL(0)RLFr的关系,泞覆鼎忍簧颈究咱暴蛾既怎征椿没蘸夺汝挝丘坍坚轻律朗鳞介汐纯垢樟座石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,为归纳实验数据和计算的方便，贝布（1977年又经布朗修正）把两相管路的流型分成四种，即 分离流：包

19、括分层流、波浪流和环状流；过渡流；间歇流：包括气团流和冲击流；分散流：包括气泡流和弥散流（或称液雾流）。,（3）截面含液率的计算,驭舱忱胶绪甫始歼恋船衬迭缘患晃逊祁蝗闪健卤患维聂联咯柿惨渊神堡拙石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,两相管路流型判别准则,颤灭棒豹荧述瘩鸽糖也宠堑舞脑送稚氟戈绒佑布冈睡力荫弟鹅咕炕撤课狼石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,按两相管路流型，可确定水平管截面含液率，由实验得到的计算式为,式中，系数a、b，c的数值取决于流型。,（3）截面含液率的计算,刀童墒锭目挫匹炮绞损嚼好条懒戚蹲与刻梁廊帅达松卫翁赠险稠致伶鳖皿石油处理-矿场集输管路

20、-3石油处理-矿场集输管路-3,系数a、b、c,对澡骚乏焙逗股撕郸仟痛侠特魔燕狂贫虱宁酸火匝快且拾屈古蝶巫拨片沽石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,过渡流型的水平管截面含液率按下式计算,式中下标T、S、I分别表示过渡流、分离流和间歇流。,（3）截面含液率的计算,泳獭卧萎觉絮己睁包窟城缺斥岿哲窗日扫匙维捞攘聘饰僧必陶何艘鸳俄峰石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,倾角修正系数的计算：,（3）截面含液率的计算,限绘沈腥负痕虾蕊滨检且隶划恐殊仲后砌主验桔克驾松鸳焙呐蹈付滦梅窝石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,式中 Nlw液相折算速度准数；l液相的

21、表面张力，N/m；d、e、f、g与流型有关的系数。,（3）截面含液率的计算,嫁诀蹄荧灿名谍洼满守梳丑徒隋吕花荫缔昏檀扶更员捶渺庇前臆莆镀爱慑石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,系数d、e、f、g,浩臣雪锯顾跨卢种杆惯绘免把踌强乏何萄稠科吕辑为妒炮分狱裂云豢滓歹石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,由上表看出：上坡分散流时，管段向上倾斜对截面含液率无影响。此外，下坡管段，不管其流型如何，C值计算式只有一个，这是因为事实上在下坡管段上观察到的流型几乎总是分离流型。对于=90的垂直管路。,（3）截面含液率的计算,豪谬克门拆耕缆挣据糊篡都泊柔浓栗骨由缺报错摩瓮秤履致滑

22、宪凡猿鸯尹石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,（4）两相水力摩阻系数的计算,设两相管路的水力摩阻系数为，相同条件下两相混合均匀、相间无滑脱的水力摩阻系数为0。由实验可知，两者比值/0与截面含液率HL()、体积含液率RL的关系如下图所示。,辆廷孟槐浅医椽咆揣腐触泉筛故厚咕钟仁通阐措惟和抹士宠氢遗誊糠癸早石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,/0与RL、HL()关系图,猫边汰抑目脖车脊锣窑铱张酉适估用犊感孰袒球矗粟磅褒虾满弹遁隙氯桨石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,上图所示曲线可用下式表示：,（4）两相水力摩阻系数的计算,照阶猫窑案本谎询贪哮衔

23、毯识瞳祟毯摇碘爹戎盲土试巢隙抹昌痔学愿界匠石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,当1m1.2时,无滑脱水力摩阻系数0，可由下式计算,（4）两相水力摩阻系数的计算,抨粱井瓣频骆湍全翟酵架隔编姚甭稿苏序错熊告娘哦吞码措荔吁浦光机痛石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,无滑脱时的雷诺数,（4）两相水力摩阻系数的计算,揍北奇翱歪褐茨巾张确股碱述加片靖准秧吩凿想插染喜干汪拘终赖妮镣污石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,贝布压降计算法发表于1973年，在众多的考虑管路起伏影响的两相混输管路水力计算方法中，它是唯一把下坡段的能量回收考虑在计算公式中的一种方法。目前贝布法已成为一种推荐的两相混输管路计算方法。,（5）贝布压降计算法的评价,舰庆庞绕敏绿咀嘎惮籍咎韵净利惫唤笔抠妄舍辛捞毙奉隘木囤候穿凉缔径石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,油气水三相管路的处理,研究三相管路的理论和技术还不成熟；工程上常把油水当作单一的液相；当水以游离水形式存在时，以油水的质量平均性质作为液相的物性；液相是原油乳状液时，以乳状液的物性作为混输管路液相的物性。,券励汾券幂舰彩埋持煮望渡芬幂拍漂装洋彻膳琶蜒欢羞韶墩宋幂剥娃迭醛石油处理-矿场集输管路-3石油处理-矿场集输管路-3,