卤气混合物在垂直管中上升的流动形态

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第872页（897字）

自喷井生产时，在垂直管流过程中，当井底压力高于饱和压力、井口压力低于饱和压力时，井筒底部将出现纯液流。从井筒中低于饱和压力的某点起，液流中溶解的气体将会分离出来，呈小气泡状分散在液相中，此时流动结构称为泡流。当混合物继续向上流动，压力渐趋降低、气体随之膨胀，小气泡合并为大气泡，直到占住整个油管断面，在井筒里形成一段液流、一段气流的结构，称为段塞流。随着混合物继续上流，压力不断下降，气体体积更加增大，集聚成为大气泡，并逐渐由油管中间突破，形成油管中心是连续的气流、管壁则为液流的流动结构，称为环流。此后，气体体积随着压力的下降变得愈来愈大，以致油管中央连续流动的气流芯愈来愈粗，沿管壁流动的液流环愈来愈薄，因而绝大部分液流都呈小滴状分散在气流中，出现气体是连续相、液体是分散相的状态，这种流动结构称为雾流。

由此可知，一般情况下卤气混合物在垂直管中流动结构，自下而上依次为纯液流、泡流、段塞流、环流和雾流5种不同的流动形态。

但这些形态并非截然分开，而是一个由量变到质变的过程；每一种流动形态在井筒中所处位置和延续长度，也因井眼自喷的动力与阻力大小而异。在每眼井自喷生产过程中，这5种运动形态也不一定都会出现；不同井眼不同开采阶段，流体在井筒中运动形态也不相同。

从能量的利用和损耗来看，由井底到井口，压力逐渐减小，气体体积流量逐渐增大，故泡流时以滑脱损失为主，摩擦损失很小，总的能量损失很大；段塞流时，摩擦损失有所增加，滑脱损失下降很多，总的能量损失小，并可以取得极小值；在环流和雾流中，滑脱损失减小的程度不如摩擦损失增加的程度，使总的能量损失加大。如图3－3－77所示。整个井液流动过程以段塞流能量损失最小。因此，当井中液气稳定流动时，井底压力梯度最大，井口次之；而在井口某一处有最小值的曲线。

图3－3－77 气液两相流动过程能量损耗示意图