CZGL-1型垂直管流實驗裝置

一、裝置的功能

1. 觀察垂直井筒中出現(xiàn)的各種流型，掌握流型判別方法。
2. 掌握垂直井筒多相管流計算方法；通過實驗測得模擬井的產(chǎn)液量與產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線，分析曲線，找出合理的工作制度。
3. 了解自噴井模擬器的原理及操作方法；

二、實驗原理

1. 在許多情況下，當(dāng)油井的井口壓力高于原油飽和壓力時，井筒內(nèi)流動著是單相液體。當(dāng)自噴井的井底壓力低于飽和壓力時，則整個油管內(nèi)部都是氣—液兩相流動。油井生產(chǎn)系統(tǒng)的總壓降大部分是用來克服混合物在油管中流動時的重力和摩擦損失，只有當(dāng)氣液兩相的流速很高是（如環(huán)霧流型），才考慮動能損失。在垂直井筒中，井底壓力大部分消耗在克服液柱重力上。在水平井水平段，重力損失也可以忽略，所以，總壓降的通式為：△P總＝△Ph＋△Pr＋△Pa
2. Ph為重力下降，△Pr為摩擦下降，△Pa為加速下降。
3. 在流動過程中，混合物密度和摩擦力沿程隨氣—液體積比、流速及混合物流型而變化。油井中可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：純油流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。除某些高產(chǎn)量凝析氣井和含水氣井外，一般油井都不會出現(xiàn)環(huán)流和霧流。
4. 本實驗以空氣和水作為實驗介質(zhì)，用閥門控制井筒中氣水比例并通過儀表測取相應(yīng)的流量和壓力數(shù)據(jù)，同時可以從透明的有機(jī)管中觀察相應(yīng)的流型。

三、整體結(jié)構(gòu)

本實驗裝置由以下各部分組成

1. 模擬垂直井管

本實驗裝置有有機(jī)玻璃管來模擬實際油管，可直接觀察氣液兩相在垂直井筒中的流態(tài)及模擬井筒氣體膨脹能參與舉升液體的現(xiàn)象，對氣量和產(chǎn)液量的關(guān)系進(jìn)行定量分析。

1. 恒液位水箱

保持井筒中的靜水壓頭不變。

1. 氣體控制與計量系統(tǒng)

由調(diào)壓閥、氣體流量計、針型微調(diào)閥等組成

該系統(tǒng)可向垂直管內(nèi)輸入一定流量、壓力的氣體

1. 產(chǎn)液量定量分析

由計時器、測液水箱等組成。

1. 管路流程系統(tǒng)

管線、接頭等組成，用于連接垂直管、恒位水箱、測液水箱、進(jìn)氣系統(tǒng)等組成。

1. 支架與控制箱

四、實驗步驟

1. 熟悉各儀器儀表、控制閥及流程，檢查各閥門、流量計接頭是否有漏氣、漏水等現(xiàn)象。
2. 打開供水閥，給恒水位箱供水，排除恒水位箱與管線中的氣泡。
3. 連接氣源。
4. 開針型閥，進(jìn)氣。氣量小時觀察泡流，同時觀察由于氣體運動速度大于液體運動速度而產(chǎn)生的滑脫現(xiàn)象，氣量稍大時觀察段塞流，氣量再大些時觀察環(huán)流。觀察完畢關(guān)閉針型閥。
5. 測量產(chǎn)液量與產(chǎn)氣量的關(guān)系曲線，將針型閥關(guān)閉后，待井筒液位穩(wěn)定后，再開始實驗。

1. 測定始噴點：微開針型閥，使氣體將液體舉升至井口，當(dāng)液體剛到的井口，還沒有噴出時，記錄下氣體流量。
2. 測定始噴點與停噴點之間各點：將針型閥稍開大點，穩(wěn)定30S，測定相同時間內(nèi)氣體累積流量與測液水箱內(nèi)產(chǎn)出的水量。
3. 在始噴點與停噴點之間測量點不低于10次。每次改變流量后，應(yīng)待流態(tài)穩(wěn)定（大約30S）后，才開始測定數(shù)據(jù)。
4. 測量水箱內(nèi)水位太高，應(yīng)打開放水閥放掉部分水。
5. 測停噴點：調(diào)節(jié)針型閥，當(dāng)氣量達(dá)到一定程度，井口只有氣體沒有液體噴出，測出停噴時氣體流量。注意此時針型閥不要開的太大，以免將恒液位水箱的水舉出。
6. 實驗結(jié)束關(guān)針型閥、供水閥、關(guān)氣源閥，放掉測液水箱內(nèi)的水。

五、注意事項

1. 供水閥不能開的過大，或過小，以免水從恒液位水箱中溢出，或液面低于溢流而導(dǎo)致井底壓力降低的情況發(fā)生。
2. 在打開氣源閥，調(diào)節(jié)閥使流量計內(nèi)有一定壓力后，才能開針型閥。否則水會倒流進(jìn)流量計，造成流量計計量不準(zhǔn)。
3. 工作時，只能選擇一只流量計，其余流量計閥必須關(guān)閉。
4. 開針型閥時，不能一會兒大，一會兒小，要從小到大緩慢操作，必要時可用流量計上閥門儀器控制流量。
5. 停噴時針型閥不要開得太大，以免將恒液位水箱的水舉出。