第38卷第6期 2017年12月
文章编号：1001-3873(2017)06-0740-06
新疆石油地质
XINJIANG PETROLEUM CEOLOGY D01:10.7657/XJPG20170618
油水两相管流持水率预测模型研究
付田田，刘捷，廖锐全
（长江大学石浦T程学院，武汉430100）
Vol. 38,No.6 Dee.2017
摘要：采用白油和自来水作为实验介质，在长为9.2m，内径为60mm的透明有机玻璃管内进行油水两相流实验，测量持水率，分析入口合水率、混合液流量、油黏度、管倾角等因素对特水率的影响。比较了漂流模型、滑脱模型、 Nicholas-Witerholt模型和标准Taitel模型4种常用持水率预测模型的预测精度，其中Nicholas-Witterhol模型预测结果相对较好。在考虑管预角、入口含水率等因素的基础上，对Nicholas-Witterholt模型进行修正，得到了Nicholas-Witterholt模型ⅡI，将实验数据代入Nicholas-Witterholt模型IⅡI进行计算，发现模型的预测误差约为10%，具有良好的普遍适用性：
关键词：油水两相流；预测模型；持水率；入口含水率；管顿角;Nicholas-Witterholt模型
中图分类号：TE312
文献标识码：A
Study on Water HoldupPrediction Model for Oil-Water Two-Phase Pipe Flow
FUTiantian,LIU Jie,LIAORuiquan
(School of Petroleum Engincering, Yangtze University,Wuhan, Hubei 430100, China)
Abstract: Taking white oil and water as experimental medium, an oil-water two-phase experiment is carried out to measure water holdup in a transparent glass tube with the length of 9.2 m and inner diameter of 60 mm. The paper analyzes the influences of inlet water cut, mixture flow rate, oil viscosity and tube dip on water holdup, and compares the precision of the results predicted by 4 commonly-used water holdup prediction models, ie, drift model, slipping model, Nicholas- Witterholt model and standard Taitel model, among which relatively good re-sults can be gained from Nicholas-Witterholt model. Considering the influences of tube dip and inlet water cut and so on, Nicholas-Witter-holt model is modified and Nicholas-Witterholt Il model is obtained. The experimental data are substituted into Nicholas-Witterholt Il mod-el and it is found that the error of the result predicted by the modified model is about 10%, indicating that the modified model has good gen-eral applicability.
Keywords: oil-water two-phase flow; prediction model; water holdup; inlet water cut; tube dip; Nicholas-Witterholt model
油水两相流动是石油化工行业中常见的流动形态，由于流动的复杂性，其研究进展远远落后于气液两相流。随着油田开发过程的深入，采出液的含水率不断上升，通常油和水是同时产出并以混合物的形式输送的。对于油水两相流，持水率为水体积与管道体积之比。油水混合物在管道流动过程中会进行重新分配，持水率与人口含水率往往是不相等的，流速很高的情况除外。
除在线监测系统外，油水两相流持水率主要通过预测模型计算。持水率模型预测方法提出时间很早，但大多数模型都是针对垂直管或气液两相流。到目前为止，对油水两相流持水率研究的模型较少-"。准确地预测持水率，是油水两相流流型、压降的研究基础。因此，对油水两相流的持水率的研究具有重要的意义。
收稿日期：2017-0818
基金项日：国家自然基金（61572084）
修订日期：2017-10-12
1实验系统与方法
实验是在气举试验基地多相流实验室进行的，具体装置见图1.测试管为长9.2m，内径60mm的透明有机玻璃管。实验流体采用白油和自来水，其流体特性：20℃时，白油黏度为9.33mPa*s，密度为875kg/m；水黏度为0.894mPa*s，密度为1000kg/m.混合液流量分别为2.4,6.8，10，12和14m/h；入口含水率分别为0，10%，20%，30%，40%，50%租80%：营倾角为0~ 90°可调。实验采用在线监测系统，可连续测量并记录测试管内流量、压差和压力值。实验时先保持油水混合罐内的含水率一定，然后逐渐增大混合液流量，待测试管内流态稳定后，关闭快关阀。将测试管倾斜到一定角度，等油水完全分离后，通过高度测量法测得测试管内水的体积，计算求得持水率。
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