第一节 地面流程压降分析及安全控制研究
一、过管道压降分析与计算
放喷测试过程中，流体在地面流程中的流动可分为“管流”、“节流”（过油嘴）两大种类型。主要存在井口至节流油嘴压降、节流油嘴压降、节流油嘴至三相分离器压降和放喷管线压降与摩阻（拖曳力）。
流体在地面管汇中流动，由于沿程摩擦而造成的压降?p与下列因素有关：管路直径d、管中平均流速v、流体密度?、流体动力粘度?、管路长度l、管壁的粗糙度?。即：?p?f(d,v,?,?,l,?)。选择d,v,?作为基本单位（用量纲分析），它们符合基本单位制的两点要求，于是：
???p?p?? 4dx4vy4?z4dxvy?z?5??p?p?? 6x5y5z5x6y6z6dv?dv?各物理量的量纲如表2－1所示。
表2－1 各物理量的量纲
物理量 量纲 d L v LT?1 ? MT?3 ?p ML?1T?2 ? ML?1T?1 l L ? L 首先分析?p的量纲，因为其分子分母的量纲应该相同，所以：
ML?1T?2=(L)x(LT?1)y(ML?3)z?MzLx?y?3zT?y
由此解得：z?1， y?2， x?0。所以：??其次分析?的量纲，同理有：
?p v2?ML?1T?1=(L)x4(LT?1)y4(ML?3)z4?Mz4Lx4?y4?3z4T?y4
由此解得：z4?1， y4?1， x4?1。所以：?4??p dv?再分析l的量纲：L?(L)x5(LT?1)y5(ML?3)z5?Mz5Lx5?y5?3z5T?y5 由此解得：z5?0， y5?0， x5?1。所以：?5?l d再分析?的量纲：L?(L)x6(LT?1)y6(ML?3)z6?Mz6Lx6?y6?3z6T?y6 由此解得：z6?0， y6?0， x6?1。所以：?6?将所有的?值代入公式
n3nkn1n2N?f(,,,...,)
n1xn2yn3zn1x1n2y1n3z1n1x2n2y2n3z2n1x3n2y3n3z3n1xkn2ykn3zk? d即代入：?=f(?4,?5,?6)，可得：???p?l?f(,,) =2dv?ddv??p因为水平等直径管中流体的压力损失：hf?vdvd???p。式中：?—不可压缩流体
v21l??的重度。令Re?，则有：???g，hf??f(,,),因为沿程???gRedd损失与管长l成正比，与管径d成反比，故
l可从函数符号中提出。另外，Re倒d数的函数与雷诺数Re的函数是一个意思，为写成动能形式，在分母上乘以2不
??lv2lv2会影响到公式的结构，故：hf?f(Re,)。式中：??f(Re,) ??ddd2gd2g因为管中流动的压力损失（水平等直径管中）hf??p?。而管中的流体重度
是一定的，所以压降也就取决于管长、管径、流体流速和?，其中?在层流和紊流中的决定因素也是不同的。
?沿程损失系数??f(Re,)的规律根据尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区
d域，如表2－2所示。
层流的速度是抛物线的规律，流体在起始段的内摩擦力大于完全扩展了的层
A，在类似于液压传动的短管中，Re64管中出现的层流也处于起始段之内，若用??计算则只会明显偏低，若用
Re流中的流体的内摩擦力，反映在?上则就是????A计算会更加准确。层流起始段的长度为L?0.02875dRe，如果l?L，则Re起始段的影响可以忽略不计；如果l?L，则计算沿程压力损失的公式为：
Alv2，式中A为实验值（见表2－3）。 hf?Red2g表2－2 五个区的范围与?计算公式
阻力区 层流区 临界区 范围 ?的理论或半经验公式 ?的半经验公式或层流区 Re?2320 2320?Re?4000 ??64 Re??75 Re12—— ??0.0025Re Re?105,??0.3164Re0.25光滑管紊流区 d84000?Re?22.2()7 ?1??2lg(Re?)?0.8 105?Re?3?106 ??0.0032?91?2.51d8d78??2lg(?)22.2()?Re?597()3.7dRe????0.221 Re0.237680.25) Re过渡区 ??0.11(??d 粗糙管紊流区 d9Re?597()8 ???1d[2lg(3.7)]2? ??0.11()0.25 ?d备注：半经验公式是建立在混合长度理论及速度分布公式基础上并配合实验数据而得到的，他们准确性较高，但结构较复杂。最末一栏的经验公式准确性较差，但公式简单便于计算。 表2－3 层流起始段的A值
l 0.0025 0.005 dReA 122 105 0.01 88 0.0125 82.4 0.015 79.16 0.02 74.38 0.025 71.5 0.028875 69.56 实际作业中，为便于地面流程压降分析，放喷测试前准确了解油嘴管汇压力，
为油嘴和测试孔板的选择提供依据，流程管线尽可能平直，除节流油嘴外流通管径尽可能保持一致，避免过多的变径和变向造成附加压力损失，影响压降分析。
二、节流气穴及其防止
在（含液）流体中,由于压力降低而出现气泡的现象称为气穴现象。气穴中