绪论
1.2.3两相流各相之间具有很强的相互作用
对于单相流，显然，不会有相间的复杂相互作用。在两相流研究中，如何来解 决既要能描述所研究流体的相与相之间的作用，还要能描述分散相内部的相互作用的问题还是一个有待突破的难关。流型的变化以及所研究流体各种物性也都受这种复杂的相间作用的影响，由此可见想要建立一个既具有普遍性又具有广泛性的相关式是非常困难的，
1.2.4两相流流动时存在能量损失的增大或减小
对于单相流流动，如果不考虑由于粘性阻力而产生的能量损失，那么就不存在能量损失。但是，对于两相流动流动，即便是不考虑流体与壁面边界层的摩擦引起粘性损失，然而，正如上面提到的流体各相间存在的相互作用，因此各相间还存在有摩擦阻力和蒸发凝析产生的能量损耗。在多数情况下，由于考虑到各相间的相互作用，可以得出多相流流动时引起的能量损耗要比单相流流动时的能量损耗多一些。 1.2.5存在复杂的界面扰动现象
在两相界面上，假若存在浓度、温度的不均衡、物理化学反应等现象的发生，这些都会导致表面张力的变化，表面张力的变化会导致相界面的扩张或者收缩，局部扰动，撕裂或者震荡等情况的出现。这种扰动现象会促使各种界面波的产生，由于这些界面波的波形、波长以及振幅具有很大的差异，会导致各相间产生剧烈的相互作用，给相间质量、动量和能量交换、化学反应以及温降、压降产生巨大的影响。
1.3国内外研究现状
目前气液两相流压降模型的研究经历了三个阶段。经验关系式、半经验关系式和机理模型阶段。其中经验关系式、半经验关系式是出于当时石油工业的迫切需要而产生的，发展至今己有60多年的历史，而机理模型是近20年产生一种新兴的压降计算方法，本节重点论述机理模型。 1.3.1 经验关系式
人们对于单相流体的了解已有几百年的历史，所以在接触气液两相流之初，很容易将其视为单相流处理。于是Poettmann & Carpenter (1952年)基于均相流模型提出了
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基于Beggs-Brill方法预测井筒压力分布
阻力系数法。随后Baxendell & Thomas (1961年)、Tek（1961年)、Fancher (1961年)以及国内学者陈家琅(1979年)均回归了阻力系数与两相雷诺数的关系，发展了阻力系数法。
但是气液两相流实际上是存在气液滑脱的，于是Lockhart & Martinelli(1949年）首创了分相流动模型方法，把气液两相流视为两股流体，采用经验公式关联两相摩阻压降倍率与持气率和流动参数的关系，进而计算压降。然而以上方法的共同问题在于没能全面考虑影响管流压降的一些其它因素。 1.3.2半经验关系式
直至1963年，Duns & Rose对影响垂直两相管流的13个变量进行因次分析，得出的四个无因次数，更全面的描述了两相流现象，标志着多相管流的研究由经验方法发展到半经验方法，此后约十年的时间里，相继出现了相似类型的多种方法，它们都采用了无因次数对持液率或摩阻系数的计算方法进行拟合。 1.3.3综合机理模型
从80年代末开始，.石油工业中开始引用首先由原子能工业提出的机理模型，通过研究气液在管中流动过程的力学机理来描述多相管流的流动规律。相继出现了Hasan &Kabir(1988年)、Ansari(1994年)等综合机理模型。这类方法着眼于物理现象， 对两相流发生的机理进行了定义和数学建模。其基本出发点在于假设每一种流型下流体的运移规律具有共性，因此这类方法首先要求判断流型，随后对每种流型建模并预测其水力和传热特性。这类模型所依据的实验数据量并不大，但是却比经验模型适用范围更宽、更具理论依据，因为它们考虑了流动机理以及管径、管斜角，气液流量、气液物理性质等重要参数。
1988年，Hasan & Kabir结合Taitel等流型预测机理模型，结合自己的分析，建立了新流型预测机理模型，并针对每种流型建立了压降计算方法。采用漂移模型计算泡状流、段塞流、搅动流的压力梯度，并针对环状流建立了专门的压降机理模型，考虑了液滴夹带和气芯对液膜的剪切作用。
1994年，Ansari等结合Taitel、 Barnea的研究成果，总结出了自己的流型判断机理模型，并针对每种流型选用了已有的机理模型预测压降，这些流型预测方法和压降
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绪论
计算方法共同构成了综合机理模型。最后通过Tulsa大学数据库1775口油井的实测数据对该方法性能进行了验证。
1996年，Chokshi等在一个双油管实验井中进行了气水垂直上升管流实验，得到 了各种流速条件下的324个测试点，包含流量、压力温度和密度，提出了预测流型及压降的机理模型。与前人不同在于他只将流型分为泡状流、段塞流和环状流，并且采用了另外1712个数据对包括新模型在内的9个模型进行了评价。
2000年，Gomez等针对管斜角0??90?范围建立了两相流综合压降机理模型，2001年Kaya等采用了与Ansari等类似的建模方法建立了垂直井的两相流综合机理模型。 2010年，Hasan等[6s]基于漂移模型提出了一种简易的两相流机理模型。在重力项压力梯度计算中采用了统一的持液率表达式，表达式中仅包含了分布系数和漂移速度两个参数，由流型决定。对流动参数在流型界限附近进行了光滑处理，避免了模型在流型过渡处的不连续问题。
1.4研究思路
(1）全面调研关于多相流相关文献与理论，建立垂直井筒多相流流动方程，推导总压力梯度方程，对方程进行必要的化简进行求解，给出实例计算验证该方法对于所研究油井的适用性。
(2>通过对气液两相流相关文献收集和整理，结合Beggs-Brill方法特点。提出两相流定义及流动特点，分析其流动机理
（3）熟悉Beggs-Brill方法的计算流程，并结合一些重点参数进行敏感性分析，得出结论。
1.5研究内容
1、调研国内外有关多相垂直管流计算模型及研究进展。
2、掌握Beggs-Brill方法计算模型和流态划分。运用PIPESIM软件建立物理模型，结合油田实际井数据进行井筒压力分布模拟计算。
3、针对影响井筒压力分布相关参数进行敏感性分析。
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多相管流计算方法
第二章 多相管流计算方法 2.1常见多相流计算方法
在气液两相流管道的研究、设计和生产过程中，压降和持液率计算是很重要的内
容。两相流计算主要分水平管道、倾斜管道和垂直管道三种类型。两相流动非常复杂，尚处于不断深人的研究过程中。目前世界上发表的多种两相流压降计算公式大体上可 以分为三类。
2.1.1 均相流模型压降计算法
它是把气液混合物看作一种均匀介质，按单相管道计算，只是由实验和实测数据确定气液沿管共输时的水力摩阻系数，目前国内常用的计算公式多数属均相流模型。举例如下：
1965年Hagedorn和Brown针对油、气、水混合物在铅直管中的流动，基于单相流体的机械守恒定律，得出压力梯度计算公式。
??2?????22?2??QGt?P?? （2-1） 0 ??g???z?z1.234D5?
上式中,?P为油、气、水混合物在管段?Z上的总压差，Pa; ?Z为管段的位置高差m; ?为就地混合物的有效密度Kgm3; ?为阻力系数，无因次;Q0为产油量，
m3s,
Gt为伴随每生产lm地面脱气原油的油、气、水的总质量，kg/m3, D为管子
??????(1???)? （2-2）
gl3的直径，m; ?为就地混合物的平均流速，m/s。
在此方法中，Hagedorm 和Brown采用的就地混合物的有效密度
上式中，??为就地混合物的有效空隙率，m液率，m33m；1???为就地混合物的有效持
3m。
32.1.2 分相流模型压降计算法
在分相流模型中，气相与液相分开并行流动，每相的速度分别以相平均速度表示。
例如：1961年Duns和1963年Duns-Ros提出的压降计算方法，是继
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