對于油氣兩相流中持液率的影響因素分析

1、對于油氣兩相流中持液率影響因素的分析Factors for the oil and gas holdup of two-phase flow analysis張巖翟麗(西安石油大學(xué)，陜西西安710065)Zhangyan Zhaili(Xian Shiyou University, Shanxi Xian 710065)摘要：在實際的生產(chǎn)活動中，特別是多項流參數(shù)計算的過程中，持液率的計算和 確定占有很重要的地位。本文針對低粘油品與高粘油品，對持液率的影響因素即 氣相流量、管徑的變化、壓力的變化等方面進(jìn)行了定性的分析，對管道工藝及管 道設(shè)備的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。Abstract： In th

2、e actual production activities, especially in the process of calculated parameters of multiphase flow, it is very important to calculate and determine liquid holdup. For lowly viscous oil and highly viscous oil, This paper has carried on the qualitative analysis on the influence factors of the liqui

3、d holdup, such as gas phase flow rate, the change of pipeline diameter, the change of pressure and so on. Thus it have certain significance to the design of pipeline process and pipeline equipment.關(guān)鍵詞：影響因素；粘性流體兩相流動；持液率；管道設(shè)計1引言現(xiàn)今，關(guān)于石油與天然氣的單向流動已經(jīng)具備了比較成熟的工藝生產(chǎn)技術(shù)， 而多相流的研究由于各方面技術(shù)研究的難度巨大，導(dǎo)致多相流的工藝技術(shù)在各個 方面均遠(yuǎn)

4、遠(yuǎn)落后于單相流動的研究。但是由于多相流的輸送方式?jīng)Q定了它可以在 同一管道中同時輸送油、氣、水三種流體，所以它可以在很大程度上節(jié)省投資、 減少運(yùn)行費(fèi)用。正是因為這個原因，關(guān)于多相流的研究深受石油、天然氣、化工 及煤炭等各行各業(yè)的大力重視，也隨之成為了當(dāng)前油氣管道輸送研究的一個非常 重要的課題。本文著重介紹在油氣兩相流中持液率的影響因素，以及對實際操作 的指導(dǎo)作用。2低粘油品影響持液率的因素分析在工程實踐和實驗中，產(chǎn)生了很多關(guān)于持液率計算的經(jīng)驗與半經(jīng)驗公式，而 這些公式一般都有一定的適用范圍，如果不加分析驗證就直接使用，會得出較大 的誤差甚至錯誤的結(jié)果，所以選取哪種計算公式不僅會影響到計算持液率的

5、精度， 而且會對管道工藝及管道設(shè)備的設(shè)計產(chǎn)生一定的影響。這就要求設(shè)計者不但要選 取適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗公式，并且對多相流計算中的各項參數(shù)有一定的定性分析能力。2.1氣相流量變化影響低粘油品持液率的分析在液相流量保持恒定的情況下，逐漸增加氣液比，會使持液率逐漸下降。但 是，持液率下降的程度會隨著氣相流量的不同而不同。伴隨著氣相流量增加，氣 體流速會增加，而氣相流速增加會帶走更多的液體，使持液率呈減少趨勢。當(dāng)氣 體流量很小的時候，由于氣相的組成主要是甲烷和乙烷，所以在一定壓力條件下， 只有少量的重組分凝析。所以，當(dāng)管路壓力保持持續(xù)上升狀態(tài)時，會導(dǎo)致持液率 的增加幅度變小。2.2管徑變化影響低粘油品持液率的分

6、析在相同輸量的條件下，伴隨著管徑的增加，持液率的增加幅度小于管徑的增 加幅度（當(dāng)氣體流量也同時變化的時候）。隨著管徑的增大，氣相所占據(jù)的空間 增大，使得氣相速度減小。而氣相速度減小，會使氣相攜帶液相的能力下降，所 以持液率也就增加了。在實際的工程應(yīng)用中，直徑的減小不僅可以減少生產(chǎn)投資， 也可以減小持液率，從而起到減少工程操作和運(yùn)行困難的作用，所以在滿足工程 輸送要求的前提下，應(yīng)該盡可能的使用直徑相對比較小的管道。2.3壓力變化影響低粘油品持液率的分析隨著管路的壓力不斷增加，持液率也會隨之增加，但是管路壓力增加的幅度 會大于持液率增加的幅度。出現(xiàn)這種情況的原因是油氣兩相中，氣相組分主要是 甲烷和

7、乙烷，在一定壓力條件下，有少量的重組分凝析，所以伴隨著壓力的持續(xù) 上升，持液率增加幅度小于管路壓力的上升幅度。3高粘油品影響持液率的因素分析3.1氣相流量變化影響高粘油品持液率的分析當(dāng)輸入系統(tǒng)的液相流量保持恒定時，隨著氣液比的逐漸增加，持液率會隨之 逐漸下降，但是在不同的氣相流量范圍內(nèi)，持液率下降的程度有所不同。伴隨著 氣相流量的增加，氣相的流速將會增加，氣相流動時會帶走更多的液體，使持液 率減小。當(dāng)氣相流量非常小的時候，氣相的流速會減小，一部分液體會滯留在管 道中，直至形成新的動態(tài)平衡，而這種動態(tài)平衡的結(jié)果就是管路的持液率增大。 液相流量的增加會增加摩擦壓降，降低系統(tǒng)的效率。3.2管徑變化影

8、響高粘油品持液率的分析伴隨著管徑的增加，管路的持液率也在隨之不斷的增加。所以實際的工程應(yīng) 用中，應(yīng)該在滿足工程輸送要求的前提下，盡可能的使用直徑相對比較小的管道。 直徑的減小具有減少持液率，減少投資，減少工作量等作用。3.3壓力變化影響高粘油品持液率的分析對于高粘性油品，壓力變化對持液率的影響在趨勢上和低粘性油品是相同的。 同樣是持液率隨著壓力的增加而增加，持液率增加的幅度與壓力增加的幅度相比 較小。4結(jié)論在實際工程計算持液率時，不同的計算方法和模型將會取得截然不同的計算 結(jié)果，甚至有時候結(jié)果相差的非常大。所以，這就要求設(shè)計者在實際的運(yùn)用中， 必須要根據(jù)現(xiàn)場具體的市場條件、物性條件等選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎隳Ｐ停贸稣`差相 對較小的結(jié)果。油氣兩相流中，氣體流量的增加將會導(dǎo)致持液率的減小，管徑和 壓力的增加將會導(dǎo)致持液率的增加，所以，在天然氣長輸管中應(yīng)通過恰當(dāng)?shù)挠嬎?和仔細(xì)的分析，在滿足運(yùn)輸要求的前提下，獲得最經(jīng)濟(jì)的管徑和壓力。本文通過針對低粘油品及高粘油品持液率影響因素的定性分析，可以給現(xiàn)場 管道的設(shè)計和施工給予一定的指導(dǎo)。對于粘性油品，需要綜合考慮氣體流量、管 徑、壓力變化等各個參數(shù)，才能得出經(jīng)濟(jì)科學(xué)的設(shè)計方案。參考文獻(xiàn)Fossa M.Design and perofmance of a conductance probe