石油处理矿场集输管路3.ppt

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1、13、贝克压降计算法、贝克压降计算法近近30年来，各国学者根据各自的研究成年来，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。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。贝克压降计算法是其中有影响的方法之一。n埃尔乌斯流型分类法；埃尔乌斯流型分类法；n贝克流型图；贝克流型图；n压降计算；压降计算；n适用范围。适用范围。2（1）埃尔乌斯流型分类法）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管路的流型分为气泡泡流、气团流、分层

2、流、流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、不完全坏状流、环状流波浪流、冲击流、不完全坏状流、环状流和弥散流等八种。和弥散流等八种。贝克采用了埃尔乌斯流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型分类法，只是把不完全环状流和环状流合为一个流型。合为一个流型。3两相流动的流型两相流动的流型（a）气泡气泡流流；（；（b）气团流；（）气团流；（c）分层流：（）分层流：（d）波浪流；）波浪流；（e）冲击流；（）冲击流；（f）不完全环状流；（）不完全环状流；（g）环状流；（）环状流；（h）弥散流弥散流4（2）贝克流型图贝克流型图 贝克综合了许多混输管路的实验和生贝克综合了许多混输管路的实验和生

3、产数据后，提出如图产数据后，提出如图3-3-5所示的水平管流所示的水平管流型分界图。型分界图。lg3123312)1(1073)(llllwwllw5l气体对空气的相对密度：气体对空气的相对密度：g液体对水的相对密度。液体对水的相对密度。w水的表面张力，水的表面张力，7310-3N/m：l 液相的表面张力，液相的表面张力，N/m；w水的粘度，取水的粘度，取1mPas；l液相粘度，液相粘度，mPas。上式中符号的意义上式中符号的意义6贝克流型图贝克流型图7（3）贝克压降计算式）贝克压降计算式从从1954年至年至1967年，贝克发表了一系列年，贝克发表了一系列研究两相管路的论文。在计算两相管路压研

4、究两相管路的论文。在计算两相管路压降时，他采用了洛降时，他采用了洛马法的形式：马法的形式：gglplp)dd(dd282.05.12)(88.53lgGAX气团流气团流34.071.12)(03.79lgGAX气泡流气泡流分层流分层流6.122)(6120lgGAX（3）贝克压降计算式）贝克压降计算式9波浪流：贝克采用了汉廷顿关系式波浪流：贝克采用了汉廷顿关系式dulpgsgH2dd2209.0)(0175.0ggllHGG（3）贝克压降计算式）贝克压降计算式10lgGAX63.121920冲击流：冲击流：（3）贝克压降计算式）贝克压降计算式11（3）贝克压降计算式）贝克压降计算式环状流：环状

5、流：)826.0343.0(222)3.128.4(dgXd式中式中d0.25m时，取时，取d=0.25m。glppX212（3）贝克所收集的实验数据大多来自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，英寸原油和天然气的混输管路，故上述公故上述公式较适用于式较适用于6英寸以上的油气混输管路。贝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克认为，上述公式以冲击流型的计算精度最好，误差可望在最好，误差可望在10左右，环状流次之，左右，环状流次之，其它流型更次。其它流型更次。13四、四、管路起伏对两相管流的影响；管路起伏对两相管流的影响；弗莱尼根关系式；弗莱尼根关

6、系式；贝格斯贝格斯布里尔压降计算法。布里尔压降计算法。141、管路起伏对管流的影响、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小、流速增大，造成较大的摩擦损失和滑脱损失。脱损失。15ZggHgLl)(上坡：由于重力的影响使液相流速变慢，液体所上坡：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；浮力占的流通面积增大，平均截面含液率增大；浮力的作用

7、使气相流速增加，流通面积减小，平均截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。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，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。截面含气率增大。使下坡侧所回收的压能不能完使下坡侧所回收的压能不能完全补偿上坡侧举升流体所消耗的能量全补偿上坡侧举升流体所消耗的能量。上坡上坡引起的压降为引起的压降为：16 管路沿线地形起伏时，管路的压降除克服沿程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。下坡段不能完全回收的静

8、压损失。两相管路沿线地形起伏所引起的附加压降十两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，美国有一条分惊人。据文献介绍，美国有一条16英寸的两管英寸的两管路，通过路，通过36个不大的小丘，按水平管估算的压降个不大的小丘，按水平管估算的压降为为0.7106Pa，投产，投产10天后压降稳定在天后压降稳定在20.4105Pa，约为按水平管估算压降的，约为按水平管估算压降的12倍。倍。1、管路起伏对管流的影响、管路起伏对管流的影响17在选线工作中有时会出现线路长、地势平坦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。的方案优于线路短而沿线有较大起伏的方案。

9、考克韦尔用杜克勒公式作出加拿大东海岸拟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建的赛布尔岛输送天然气凝析液海底管路终点凝析液海底管路终点压力压力输量关系曲线，如下图所示。该管路全长输量关系曲线，如下图所示。该管路全长257公里，其中公里，其中202公里敷设于海底，沿线地形起公里敷设于海底，沿线地形起伏。伏。1、管路起伏对管流的影响、管路起伏对管流的影响18 赛布尔管路终点压力赛布尔管路终点压力输量曲线输量曲线1起点压力起点压力9.928MPa，D=0.61m；2一起点压力一起点压力9.928MPa，D=0.762米；米；3起点压力起点压力13.79MPa，D=0.61m19

10、曲线曲线1、2出现中等输量终点压力有最大值？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，管路的导地位，并随输量的增加而增大，管路的总压降又重新增大。总压

11、降又重新增大。20 为什么为什么 是由于在相同输量下大直径管路中气体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，静压损失较大的缘流速低、积聚液量多，静压损失较大的缘故。故。21曲线曲线3终点压力变化规律？终点压力变化规律？这是因为输量较低时，管路沿线压力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

12、值。区没出现压降最小值。222、弗莱尼根关系式、弗莱尼根关系式弗莱尼根在研究许多现场数据后认为：弗莱尼根在研究许多现场数据后认为：管路下波段所回收的压能比上坡段举升流体所管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；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；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、起终高度之总和成正比，和管

13、路爬坡的倾角、起终点高差的关系不大。点高差的关系不大。23两相管路由于高程变化所引起的附加压力两相管路由于高程变化所引起的附加压力损失损失ph（Pa）的计算式：）的计算式：ZFpleh式中式中 Z一管路上坡高度之总和，一管路上坡高度之总和，m；Fe起伏系数。起伏系数。l液相密度，液相密度，kg/m3。2、弗莱尼根关系式、弗莱尼根关系式24弗氏通过整理现场数据得出如下图所示的起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起伏系数与气相折算速度的关系 25006.10785.111sgeuF若若usg超过超过15m

14、/s时，贝克建议采用下式时，贝克建议采用下式计算：计算：5.07.05.0510175.3AuGFsgle式中式中 Gl液相质量流量，液相质量流量，kg/s；A管线截面积，管线截面积，m2；26起伏管路的总压降为水平管路压降与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种两相水平管路压降关系式求出压降后p，然后叠加求得起伏两相管路的总压降。然后叠加求得起伏两相管路的总压降。hppp273、贝格斯、贝格斯-布里尔压降计算法布里尔压降计算法 贝贝布布法是一种流型模型法，是法是一种流型模型法，是从能从能量守

15、恒方程出发，量守恒方程出发，推推导导中中考虑管路起伏影考虑管路起伏影响的两相管路压降梯度计算式。响的两相管路压降梯度计算式。28（1）贝）贝-布压降计算式布压降计算式puuHHduGgHHlpsggLlLgLlL)1(12sin)1(dd3 p pd dl l管段内流动介质的平均压力（绝对），管段内流动介质的平均压力（绝对），Pa；管段倾角，度或弧度。管段倾角，度或弧度。29当截面含液率等于当截面含液率等于 1或等于或等于0时，上式即为单时，上式即为单相液体或单相气体管路的压降梯度计算公式。相液体或单相气体管路的压降梯度计算公式。上上式式既可用于倾斜管路的计算，可用于水平管路的既可用于倾斜管路

16、的计算，可用于水平管路的计算计算。在上式中有两个未知量，即在上式中有两个未知量，即两相混输水力摩两相混输水力摩阻系数和截面阻系数和截面含含液率液率HL，需要通过实验来确定这，需要通过实验来确定这两个未知量的计算式。两个未知量的计算式。（1）贝）贝-布压降计算式布压降计算式30（2）截面含液率与）截面含液率与 由实验数据标绘的截面含液率与管路由实验数据标绘的截面含液率与管路倾角的关系如倾角的关系如下下图所示。图中图所示。图中RL为体积为体积含液率。含液率。RL不同，有不同的、但形状类不同，有不同的、但形状类似的截面似的截面含含液率与倾角的关系曲线。液率与倾角的关系曲线。31 截面含液率与倾角的关系截面含液率与倾角的关系1RL=0.156；2RL=0.264；3RL=0.01032截面含液率与倾角的关系截面含液率与倾角的关系1RL=0.156；2RL=0.264；3RL=0.01033（1）管段倾角大于管段倾角大于3时，实验中未发现分层流时，实验中未发现分层流型型，即管路上坡段不易出现分层流和波浪流型。，即管路上坡段不易出现分层流和波浪流型。（2）倾角约为倾角约为50时，管段内的截面含液率