黏度对垂直上升管段塞流流动规律的影响

林建新，于会永，鲁文婷，廖锐全*，罗 威，刘自龙

(1.长江大学石油工程学院，武汉 430100；2.中国石油新疆油田工程技术研究院，克拉玛依 834000；3.中国石油天然气集团公司气举试验基地多相流研究室，武汉 430100)

在原油钻采和石油精炼工艺中，都会存在段塞流的现象，该流型会造成管道和生产管柱中的压力发生剧烈波动，承受间歇性的应力冲击，对稠油的管道输送和开发生产的稳定性造成严重破坏。由于液相黏度的增加，导致段塞流的流动特性区别于低黏常规两相流[1-2]，部分学者针对黏性对段塞流流动规律的影响进行了实验与理论研究。Barnea[3]基于0°～90°倾角的低黏度气液两相流实验数据计算并建立了流型变化模型。Fukanoa等[4]观察液体滞留信号的波形以及气液两相界面的静态照片，发现界面结构强烈依赖于液体黏度。Zhang等[5]基于段塞流建立了计算模型，通过数学变换得到了各流型计算公式。Khaledi等[6]在黏性油气两相流实验中，模型预测和新实验测得的平均持液率和压降的一致性较好。Rosa等[7]和Baba等[8]发现，液塞长度和含气率随着液相黏度的增加而减小。Al-Safran等[9-11]通过多种实验介质研究发现高黏工质条件下的液塞长度为8～13倍的管径，在液相工质为水的液塞长度增加至30～40倍的管径。Chung等[12]研究垂直向下流动中高黏油对油气流动行为的影响，获得了压降、流型和含液率实验数据，并对比了气水实验数据，发现黏度对流动特性有较大影响。徐孝轩等[13]从黏度对水平管流型转变的影响研究中发现黏度的增加会导致段塞流的区域扩大。……