王武杰，崔国民，魏耀奇，潘杰

（1.上海理工大学能源与动力工程学院，上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093；2.国家石油天然气管材工程技术研究中心，陕西宝鸡 721008；3.西安石油大学石油工程学院，西安 710065）

0 引言

准确预测临界携液流速对诊断气井积液状况、解决含水气井稳产问题、挖掘煤炭地下气化开发潜力至关重要[1-3]，同时，其对促进致密油气快速规模发展，早日实现中国“能源独立”战略具有积极意义[4-5]。越来越多的实验数据表明，倾斜气井的携液能力最差，预测也最为复杂和困难[6-7]。因此，有必要对倾斜气井临界携液流速的预测展开深入研究。分层流作为倾斜管道气液两相流动的主要流型被普遍认可。分层流流型下，井筒内气液两相的周向分布对流动特性有至关重要的影响，尤其对液相流量较小而气相流量较大的情形更甚[8-9]。目前对临界携液状态下的气液相分布缺乏量化研究，且尚无倾斜管道气液两相临界流动条件下的相界面摩擦因子计算模型。基于此，本文分别考察单位管长气液两相系统重力势能、表面自由能和气相动能的改变量，并根据能量最小原理确定临界携液状态下气液相分布的结构参数；同时采用实验数据修正相界面摩擦因子计算模型，使预测模型封闭；并将模型应用于倾斜气井临界携液流速的预测，以评估模型的应用效果。

1 实验系统

本文通过可视化实验，模拟气井携液的动态过程，实验装置如图1所示。……