２０１１年管道第４期Ｐｉｐｅｆｉｎｅ
技术５
ａｎｄ
．ｉ墨
各
２０１１Ｎｏ．４
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
混输管路压降计算方法在工程上的应用
张洋
（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦１２４０ｌｏ）
摘要：混输管路在油田的地面集输系统中应用日益广泛，而混输管路压降计算对于管路经济管径选取起决定作用。文中对气液两相混输管路压降计算简单总结，对均相流模型、分相流模型、流型模型的代表性计算方法进行了介绍，并通过具体工程实例对工程设计中常用的混输压降计算方法进行了对比。采用常用的多相流模拟软件进行校核，得出Ｂｅｇｇｓ—Ｂｆｉｌｌ方法（流型模型）较杜克勒Ⅱ法（分相流模型）更接近多相流软件ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０模拟结果。
关键词：油气混输；压降；持液率；均相流模型；分相流模型；流型模型
中图分类号：ＴＥ８３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００４—９６１４（２０１１）０４－００２１—０３
ＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＰｉｐｅｌｉｎｅＰｒｅｓｓｕｒｅＤｒｏｐｐｉｎｇＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ＺＨＡＮＧＹａｎｇ
ＭｅｔｈｏｄｆｏｒＰｒｏｊｅｃｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
，（Ｃｈｉｎａ
ＬｉａｏｈｅＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ・，Ｌｔｄ・，Ｐａｎｊｈｌ１２４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕ］ｔｉｐｈ脚ｆｌｏｗｈａｓｂｅｅｎ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｌａｙｓ
ａ
ｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｔｈｅｇａｔｈｅｒｉｎｇｐｉｐｅｌｍｅｉｎｏｉｌｔｌｅｌｄｓ．ａｎｄｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｉｐｅｌｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ
ａ
ｄｅｃｉｓｉｖｅｒｏｌｅｉｎｅｃｏｎｏｍｉｃｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｍａｋｅｓｓｉｍｐｌｅｓｕｍｍａｒｙｏｆｇａｓ—ｌｉｑｕｉｄｍｉｘｅｄ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｐｉｐｅｌｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｃａｌｕｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｆｌｏｗ，ｔｈｅｔｅｄｆｌｏｗａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｂｙｇｉｖｉｎｇｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅ
ａｅａｓｅ
ｓｅｐａｍ－
ｅｘａｍｐｌｅｆｏｒｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｍｉｘｔｕｒｅｃｈｅｃｋｉｎｇｔｈｅｒｅ８ｕｌｔｂｙ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ
ｕｓｅｄ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｄｒｏｐｅＭｃｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ｄｅｓｉｇｎ
ａｎｄ
ａｄｏｐｔｉｎｇ
ａｒｅ
ｔｈｅｗｉｄｅｌｙ
ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｆｌｏｗｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔ—
ｗａｒｅ．ＦｉｎａｌｌｙｉｔｃｏｎｃｌｕｄｅｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｄｖａｌｕｅｓｏｆＢｅｇｇｓ－Ｂｒｉｌｌｍｅｔｈｏｄ
ｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０ｔｈａｎＤｕｋｌｅｒＩＩ
ｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄ
ｍｉｘｔｕｒｅ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｄｒｏｐ；ｌｉｑｕｉｄｈｏｌｄｕｐ；ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｆｌｏｗｍｏｄｅｌ；ｓｅｐａｒａｔｅｄｆｌｏｗｍｏｄｅｌ；ｆｌｏｗ
ｒｅｇｉｍｅｍｏｄｅｌ
１
油气混输管路的特点及处理方法
同单相管路相比较，油气混输管路具有流型变化
在均相流模型中作出了２个假设：气相和液相的速度相等，由于气液相速度相等，因此管路还具有截面含气率和体积含气率相等、气液混合物流动密度和真实密度相等等特点；气液两相介质已达到热力学平衡状态，气液相间无热量的传递，故流动介质的密度仅是压力的单值函数。１．２．２分相流模型…
分相流模型把管路内气液两相的流动看作是气液各自分别的流动。在分相流模型中也作出了２个假设：气液两相有各自的按所占流通面积计算的平均速度；气液两相间可能有质量的交换，但气液两相介质处于热力学平衡状态，相间无热量的传递。
１．２．３流型模型…
１．１油气混输管路的特点
多、相间存在能量损失、流动不稳定的特点。
１．２油气混输管路处理方法
在混输管路的计算中，流体力学的基本方程式，即体现质量守恒的连续性方程和体现运动守恒的动量方程与能量方程式也都适用。对于两相流动，一般应对各相列出各自的守恒方程，而且还应考虑两相间的作用。各国学者在处理这种气液复杂共流时，常作某些假设，使问题简化。通常采用以下３种方法：
１．２．１均相流模型‘１】
均相流模型是把气液混合物看成为一种均匀介质，因此可以把气液两相管路当作单相管路来处理。
收稿日期：２０１０一傩一１９
收修改稿日期：２０１１—０５—２４
首先分清两相流流型，然后根据各种流型的特点，分析其流动特性并建立关系式，这种处理方法称
流型模型。
流型模型处理法能更深入地揭示两相流各种
万方数据
２２
ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｕｌ．２０１１
流型的流体力学特性。目前，在工程上使用的大多是在实验数据基础上确立的各种流型的经验关系式。
２油气混输管路的压降计算
下面介绍３种最常用的油气混输压降计算公式，其中后两种为油气集输设计规范（ＧＢ５０３５０—２００５）推荐公式。
’
２．１杜克勒Ｉ法（均相流模型）
管路的压降梯度采用达西公式计算：
一血＝式中：ｄｐ为出管段内流动介质的压力降（绝对），Ｐａ；一一＝一“
尘…Ｗ２ｄｌ●ｌ●
ｄ
２ｔ－＇ｆ
（１）
、１，
ｄＺ为管段长度，ｍ；Ａ为两相混输水力摩阻系数，无因次；ｄ为管内径，ｍ；加为气液混合物速度，ｍ／ｓ；ｐ，为气液混合物密度，ｋｇ／ｍ３．
Ａ＝ｏ．００５
６＋驴０．５
（２）办＝励。＋（１—３）ｐ－
（３）
式中：ｐ为体积含气率，无因次；ｐ。为气相密度，ｋｓ／ｍ３；
Ｐｌ为液相密度，ｋｓ／ｍ３．
２．２杜克勒ｌＩ法（分相流模型）
管路的压降梯度同样采用达西公式（１）计算。
Ａ＝ｃ（ｏ．００５６＋驴０．５）
（４）
式中Ｃ为系数，Ｃ是体积含液率Ｒ。的函数。
ｃ：１一下ｌｎＲＬ
（５）
Ｓｏ＝１．２８１－０．４７８（一ｌｎＲ￡）＋０．４４４（一ｌｎＲＬ）２—
０．０９４（一ｌｎＲ￡）３＋０．００８４３（一ｌｎＲ￡）４
（６）丹＝ｐ，会；＋ｐ。！｛－＝三学
丹２ｐ１瓦＋ｐｓ
１百（７）【，，
式中以为截面含液率，无因次。
２．３贝格斯一布里尔（Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｆｌｉ）关系式（流型模
型）
贝一布从能量守恒方程出发，推导了考虑管路起伏影响的两相管路压降梯度计算式。
’
一ｄ小ｐ＿［Ｈ】ｉｐ一１＋［坐（１－！±Ｈｚ！）！ｐ二ｓ］丝ｇｓ幽ｉｎＯ＋当Ａ
一小
１［％ｌ＋（１＿吼）ｐｇ］叫埘唱２ｗＧ．ｔｒｄ３（８）（８）
‘Ｐ
式中：Ｇ为气液混合物的质量流量，ｋｇ／ｓ；０为管段倾角，ｒａｄ；ｇ为重力加速度，ｍ／ｓ２；Ｗ。。为气相折算速度，
万方数据
考虑水平管路，０＝０。所以表达式简化为
．２ｗＧ
１——ｉ
卫２Ｊ匝量Ａｄｌ巫叵＠）
一，［铷Ｉ＋（１一吼）ｐｓ］删蝽
ｐ７
式（９）中有２个未知量，即两相混输水力摩阻系数Ａ和截面含液率巩，Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ通过实验确定了
这２个未知量的计算式。
２．３．１
水平管路截面含液率的计算式
水平管路截面含液率的计算式见式（１０）：
ｔｔＬ（ｏ）：尝
（１０）
式中：Ｆｒ为弗劳德准数，乃＝％，无因次；口、ｂ、ｃ为系
数，取决于流型，见表１和表２。
表１
两相管路流型判别准则
表２系数ａ、ｂ、ｃ值
２．３．２两相水力摩阻系数的计算式
（１１）
式中Ａ。为相间无滑脱的水力摩阻系数
扣【２ｌｇ（孺蕊等丽
无滑脱时的雷诺数忍。为
”警＝％篙精掣∞，
式中：ｐ为气液混合物黏度，Ｐａ・ｓ；Ｍ为液相黏度，
Ｐａ‘ｓ；／ｘｇ为气相黏度，Ｐａ。ｓ．
～
两相水力摩阻系数的计算式为式（１１）：
Ａ＝ｅ４・Ａｏ
．．１ｎｍ
０．０５２３—３．１８２１ｎｍ＋０．８７２
５（ｈｕ７Ｉ）２—０．０１８５３（１ｎｍ）４
（１４）Ｒ＾
一面而开
（１５）
第４期张洋：混输管路压降计算方法在工程上的应用
２３
３应用实例
兴古７潜山是辽河油田兴隆台采油厂２０１０年重点上产区块，计划新建兴６２计量站接收２４口单井的进站油气，进站液量１
２００
ｍ３／ｄ（不含水），天然气流量
为３．０
Ｘ
１０５
ｍ３／ｄ，单井油气进站温度４０℃．计量站进
行单井计量后，通过混输管道输送至兴一脱水转油站进行油气分离及原油脱水。兴６２计量站油气进站压
力为０．５～０．８ＭＰａ，兴一脱水转油站进站压力要求为
０．３
ＭＰａ，兴６２计量站到兴一脱水转油站线路长约２
ｋｍ，地势较平坦，计算兴６２计量站到兴一脱水转油站油气混输管路压降，并选取经济管径。
（１）已知：原油质量流量为１１．４１ｋｇ／ｓ，天然气质量流量为２．４７ｋｇ／ｓ，混输管路长为２ｋｍ，末端进站压
力为０．３ＭＰａ，原油密度为８２０．７ｋｇ／ｍ３，原油黏度为
３．５７
ｍＰａ．ｓ，天然气黏度为１０．７斗Ｐａ・８，油气进站温
度为４０℃．
（２）计算：分别用杜克勒Ⅱ法和Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法计算混输管路压降，并用ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０软件进行校核。
（３）求解。Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法采用Ｃ语言编程，将管路分成若干管段，算出各管段的压降后相加得到全管路的压降。压降计算程序流程框图见图１。杜克勒Ⅱ法和Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算结果见表３。
图１
ｌｌｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算程序流程框图
（４）结果分析。由表３可知，Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算结果更接近多相流软件ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０模拟结果。万方数据
根据实际经验，油气混输管线内介质平均气液混合流
速为５～１０ｍ／ｓ是可行的，因此采用ＩＭ０６．４×７．１的
管线。
表３压降计算结果
懒法嗍格馏馏鹣禳，耩
４结束语
在油气田混输管路工程设计中，杜克勒Ⅱ法和Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法为油气集输设计规范（ＧＢ５０３５０—２００５）推荐公式。通过比较，Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算结果更接近多相流软件ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０的模拟结果。
由于截面含液率与混输管路的流型、气液混合物的物性、举升气液混合物克服沿线高程变化所需的压能密切相关，因此在混输管路的研究中，截面含液率占有很重要的地位，有必要根据实测数据对截面含液率的计算方法进行评估，指出它们适用的流型和计算
的准确程度。
随着油田开采时间的增长，油井产物的含水率逐渐升高，在集输管路中形成油气水三相混输，工程上常把油水当作单一的液相处理。因此，气液两相管路的压降计算是油气水三相混输管路压降计算的基础。
在油气水三相混输管路的油水液相中，水常以游离水的形式或是乳状液的形式存在。当水以游离水形式存在时，常以油水的质量平均性质作为液相的物性。但事实上，油气水沿管路共流的过程中，特别是经油嘴、阀门、管件时，受到剧烈扰动，混输管路的液相大都是原油乳状液，通常将乳状液的物性作为混输管路液相的物性。因此，乳状液的物性是研究油气水三相混输管路的关键。
参考文献：
［１］冯叔初，郭揆常，王学敏．油气集输．东营：石油大学出版
社，２００２．
作者简介：张洋（１９７５一），工程师，从事油气储运设计工作。
２０１１年管道第４期Ｐｉｐｅｆｉｎｅ
技术５
ａｎｄ
．ｉ墨
各
２０１１Ｎｏ．４
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
混输管路压降计算方法在工程上的应用
张洋
（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦１２４０ｌｏ）
摘要：混输管路在油田的地面集输系统中应用日益广泛，而混输管路压降计算对于管路经济管径选取起决定作用。文中对气液两相混输管路压降计算简单总结，对均相流模型、分相流模型、流型模型的代表性计算方法进行了介绍，并通过具体工程实例对工程设计中常用的混输压降计算方法进行了对比。采用常用的多相流模拟软件进行校核，得出Ｂｅｇｇｓ—Ｂｆｉｌｌ方法（流型模型）较杜克勒Ⅱ法（分相流模型）更接近多相流软件ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０模拟结果。
关键词：油气混输；压降；持液率；均相流模型；分相流模型；流型模型
中图分类号：ＴＥ８３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００４—９６１４（２０１１）０４－００２１—０３
ＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＰｉｐｅｌｉｎｅＰｒｅｓｓｕｒｅＤｒｏｐｐｉｎｇＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ＺＨＡＮＧＹａｎｇ
ＭｅｔｈｏｄｆｏｒＰｒｏｊｅｃｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
，（Ｃｈｉｎａ
ＬｉａｏｈｅＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ・，Ｌｔｄ・，Ｐａｎｊｈｌ１２４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕ］ｔｉｐｈ脚ｆｌｏｗｈａｓｂｅｅｎ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｌａｙｓ
ａ
ｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｔｈｅｇａｔｈｅｒｉｎｇｐｉｐｅｌｍｅｉｎｏｉｌｔｌｅｌｄｓ．ａｎｄｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｐｉｐｅｌｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ
ａ
ｄｅｃｉｓｉｖｅｒｏｌｅｉｎｅｃｏｎｏｍｉｃｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｍａｋｅｓｓｉｍｐｌｅｓｕｍｍａｒｙｏｆｇａｓ—ｌｉｑｕｉｄｍｉｘｅｄ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｐｉｐｅｌｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｃａｌｕｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｆｌｏｗ，ｔｈｅｔｅｄｆｌｏｗａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅｂｙｇｉｖｉｎｇｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅ
ａｅａｓｅ
ｓｅｐａｍ－
ｅｘａｍｐｌｅｆｏｒｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｍｉｘｔｕｒｅｃｈｅｃｋｉｎｇｔｈｅｒｅ８ｕｌｔｂｙ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ
ｕｓｅｄ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｄｒｏｐｅＭｃｄａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ｄｅｓｉｇｎ
ａｎｄ
ａｄｏｐｔｉｎｇ
ａｒｅ
ｔｈｅｗｉｄｅｌｙ
ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｆｌｏｗｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔ—
ｗａｒｅ．ＦｉｎａｌｌｙｉｔｃｏｎｃｌｕｄｅｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｄｖａｌｕｅｓｏｆＢｅｇｇｓ－Ｂｒｉｌｌｍｅｔｈｏｄ
ｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０ｔｈａｎＤｕｋｌｅｒＩＩ
ｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄ
ｍｉｘｔｕｒｅ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｄｒｏｐ；ｌｉｑｕｉｄｈｏｌｄｕｐ；ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｆｌｏｗｍｏｄｅｌ；ｓｅｐａｒａｔｅｄｆｌｏｗｍｏｄｅｌ；ｆｌｏｗ
ｒｅｇｉｍｅｍｏｄｅｌ
１
油气混输管路的特点及处理方法
同单相管路相比较，油气混输管路具有流型变化
在均相流模型中作出了２个假设：气相和液相的速度相等，由于气液相速度相等，因此管路还具有截面含气率和体积含气率相等、气液混合物流动密度和真实密度相等等特点；气液两相介质已达到热力学平衡状态，气液相间无热量的传递，故流动介质的密度仅是压力的单值函数。１．２．２分相流模型…
分相流模型把管路内气液两相的流动看作是气液各自分别的流动。在分相流模型中也作出了２个假设：气液两相有各自的按所占流通面积计算的平均速度；气液两相间可能有质量的交换，但气液两相介质处于热力学平衡状态，相间无热量的传递。
１．２．３流型模型…
１．１油气混输管路的特点
多、相间存在能量损失、流动不稳定的特点。
１．２油气混输管路处理方法
在混输管路的计算中，流体力学的基本方程式，即体现质量守恒的连续性方程和体现运动守恒的动量方程与能量方程式也都适用。对于两相流动，一般应对各相列出各自的守恒方程，而且还应考虑两相间的作用。各国学者在处理这种气液复杂共流时，常作某些假设，使问题简化。通常采用以下３种方法：
１．２．１均相流模型‘１】
均相流模型是把气液混合物看成为一种均匀介质，因此可以把气液两相管路当作单相管路来处理。
收稿日期：２０１０一傩一１９
收修改稿日期：２０１１—０５—２４
首先分清两相流流型，然后根据各种流型的特点，分析其流动特性并建立关系式，这种处理方法称
流型模型。
流型模型处理法能更深入地揭示两相流各种
万方数据
２２
ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｕｌ．２０１１
流型的流体力学特性。目前，在工程上使用的大多是在实验数据基础上确立的各种流型的经验关系式。
２油气混输管路的压降计算
下面介绍３种最常用的油气混输压降计算公式，其中后两种为油气集输设计规范（ＧＢ５０３５０—２００５）推荐公式。
’
２．１杜克勒Ｉ法（均相流模型）
管路的压降梯度采用达西公式计算：
一血＝式中：ｄｐ为出管段内流动介质的压力降（绝对），Ｐａ；一一＝一“
尘…Ｗ２ｄｌ●ｌ●
ｄ
２ｔ－＇ｆ
（１）
、１，
ｄＺ为管段长度，ｍ；Ａ为两相混输水力摩阻系数，无因次；ｄ为管内径，ｍ；加为气液混合物速度，ｍ／ｓ；ｐ，为气液混合物密度，ｋｇ／ｍ３．
Ａ＝ｏ．００５
６＋驴０．５
（２）办＝励。＋（１—３）ｐ－
（３）
式中：ｐ为体积含气率，无因次；ｐ。为气相密度，ｋｓ／ｍ３；
Ｐｌ为液相密度，ｋｓ／ｍ３．
２．２杜克勒ｌＩ法（分相流模型）
管路的压降梯度同样采用达西公式（１）计算。
Ａ＝ｃ（ｏ．００５６＋驴０．５）
（４）
式中Ｃ为系数，Ｃ是体积含液率Ｒ。的函数。
ｃ：１一下ｌｎＲＬ
（５）
Ｓｏ＝１．２８１－０．４７８（一ｌｎＲ￡）＋０．４４４（一ｌｎＲＬ）２—
０．０９４（一ｌｎＲ￡）３＋０．００８４３（一ｌｎＲ￡）４
（６）丹＝ｐ，会；＋ｐ。！｛－＝三学
丹２ｐ１瓦＋ｐｓ
１百（７）【，，
式中以为截面含液率，无因次。
２．３贝格斯一布里尔（Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｆｌｉ）关系式（流型模
型）
贝一布从能量守恒方程出发，推导了考虑管路起伏影响的两相管路压降梯度计算式。
’
一ｄ小ｐ＿［Ｈ】ｉｐ一１＋［坐（１－！±Ｈｚ！）！ｐ二ｓ］丝ｇｓ幽ｉｎＯ＋当Ａ
一小
１［％ｌ＋（１＿吼）ｐｇ］叫埘唱２ｗＧ．ｔｒｄ３（８）（８）
‘Ｐ
式中：Ｇ为气液混合物的质量流量，ｋｇ／ｓ；０为管段倾角，ｒａｄ；ｇ为重力加速度，ｍ／ｓ２；Ｗ。。为气相折算速度，
万方数据
考虑水平管路，０＝０。所以表达式简化为
．２ｗＧ
１——ｉ
卫２Ｊ匝量Ａｄｌ巫叵＠）
一，［铷Ｉ＋（１一吼）ｐｓ］删蝽
ｐ７
式（９）中有２个未知量，即两相混输水力摩阻系数Ａ和截面含液率巩，Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ通过实验确定了
这２个未知量的计算式。
２．３．１
水平管路截面含液率的计算式
水平管路截面含液率的计算式见式（１０）：
ｔｔＬ（ｏ）：尝
（１０）
式中：Ｆｒ为弗劳德准数，乃＝％，无因次；口、ｂ、ｃ为系
数，取决于流型，见表１和表２。
表１
两相管路流型判别准则
表２系数ａ、ｂ、ｃ值
２．３．２两相水力摩阻系数的计算式
（１１）
式中Ａ。为相间无滑脱的水力摩阻系数
扣【２ｌｇ（孺蕊等丽
无滑脱时的雷诺数忍。为
”警＝％篙精掣∞，
式中：ｐ为气液混合物黏度，Ｐａ・ｓ；Ｍ为液相黏度，
Ｐａ‘ｓ；／ｘｇ为气相黏度，Ｐａ。ｓ．
～
两相水力摩阻系数的计算式为式（１１）：
Ａ＝ｅ４・Ａｏ
．．１ｎｍ
０．０５２３—３．１８２１ｎｍ＋０．８７２
５（ｈｕ７Ｉ）２—０．０１８５３（１ｎｍ）４
（１４）Ｒ＾
一面而开
（１５）
第４期张洋：混输管路压降计算方法在工程上的应用
２３
３应用实例
兴古７潜山是辽河油田兴隆台采油厂２０１０年重点上产区块，计划新建兴６２计量站接收２４口单井的进站油气，进站液量１
２００
ｍ３／ｄ（不含水），天然气流量
为３．０
Ｘ
１０５
ｍ３／ｄ，单井油气进站温度４０℃．计量站进
行单井计量后，通过混输管道输送至兴一脱水转油站进行油气分离及原油脱水。兴６２计量站油气进站压
力为０．５～０．８ＭＰａ，兴一脱水转油站进站压力要求为
０．３
ＭＰａ，兴６２计量站到兴一脱水转油站线路长约２
ｋｍ，地势较平坦，计算兴６２计量站到兴一脱水转油站油气混输管路压降，并选取经济管径。
（１）已知：原油质量流量为１１．４１ｋｇ／ｓ，天然气质量流量为２．４７ｋｇ／ｓ，混输管路长为２ｋｍ，末端进站压
力为０．３ＭＰａ，原油密度为８２０．７ｋｇ／ｍ３，原油黏度为
３．５７
ｍＰａ．ｓ，天然气黏度为１０．７斗Ｐａ・８，油气进站温
度为４０℃．
（２）计算：分别用杜克勒Ⅱ法和Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法计算混输管路压降，并用ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０软件进行校核。
（３）求解。Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法采用Ｃ语言编程，将管路分成若干管段，算出各管段的压降后相加得到全管路的压降。压降计算程序流程框图见图１。杜克勒Ⅱ法和Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算结果见表３。
图１
ｌｌｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算程序流程框图
（４）结果分析。由表３可知，Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算结果更接近多相流软件ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０模拟结果。万方数据
根据实际经验，油气混输管线内介质平均气液混合流
速为５～１０ｍ／ｓ是可行的，因此采用ＩＭ０６．４×７．１的
管线。
表３压降计算结果
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４结束语
在油气田混输管路工程设计中，杜克勒Ⅱ法和Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法为油气集输设计规范（ＧＢ５０３５０—２００５）推荐公式。通过比较，Ｂｅｇｇｓ—Ｂｒｉｌｌ法压降计算结果更接近多相流软件ｐｉｐｅｐｈａｓｅ９．０的模拟结果。
由于截面含液率与混输管路的流型、气液混合物的物性、举升气液混合物克服沿线高程变化所需的压能密切相关，因此在混输管路的研究中，截面含液率占有很重要的地位，有必要根据实测数据对截面含液率的计算方法进行评估，指出它们适用的流型和计算
的准确程度。
随着油田开采时间的增长，油井产物的含水率逐渐升高，在集输管路中形成油气水三相混输，工程上常把油水当作单一的液相处理。因此，气液两相管路的压降计算是油气水三相混输管路压降计算的基础。
在油气水三相混输管路的油水液相中，水常以游离水的形式或是乳状液的形式存在。当水以游离水形式存在时，常以油水的质量平均性质作为液相的物性。但事实上，油气水沿管路共流的过程中，特别是经油嘴、阀门、管件时，受到剧烈扰动，混输管路的液相大都是原油乳状液，通常将乳状液的物性作为混输管路液相的物性。因此，乳状液的物性是研究油气水三相混输管路的关键。
参考文献：
［１］冯叔初，郭揆常，王学敏．油气集输．东营：石油大学出版
社，２００２．
作者简介：张洋（１９７５一），工程师，从事油气储运设计工作。