目前国内大多油田已进入高含水开发阶段,采出液含水量高,将采出液送往联合站集中处理的模式凸显出了不适应性:一是采出水的往返输送导致大量能耗浪费;二是联合站满负荷运行,扩建所需投资巨大且空间不足。因此本文提出一种新的高含水采出液处理模式,基于本文建立的油水两相流稳态模型,对高含水采出液处理新模式的可行性、经济性进行研究,得出其应用准则并完成关键参数优选。主要研究内容如下:稳态机理模型建立:针对油水两相流不同流型的特点分别建立计算模型,利用均相流模型建立分散流模型;以双流体模型为基础建立分层流模型;对于混合流,本文将流型约束性方程引入压降模型,解决了需要使用经验参数的问题。基于两相流体动力学建立分层流稳定性准则;基于液滴粒径分析法并结合液滴径向受力情况推导出分散流和混合流稳定性准则。利用实验数据进行模型验证和改进:为上述模型选取合理的数值计算方法并进行程序编制。利用实验数据对流型判别准则、分层流、分散流和混合流的计算模型进行验证及优化。基于实验数据优选分散流的有效粘度计算公式,改进混合流模型的求解算法,得到优化的机理模型。利用实际管线运行数据对优化模型进行验证:选取胜利油田孤五联西一区管网拓扑结构和运行参数,基于优化机理模型建立管网计算程序,其中管线的总传热系数利用现场温度数据反算。根据管网程序压力计算结果与现场运行数据的对比,得出优化的机理模型可准确预测水平油水两相流压降,形成一套完整的油水两相流计算程序。高含水采出液处理模式研究:针对高含水期集中处理模式存在的问题,考虑在联合站前端的计量站等站场,采用一体化分水装置,使其出口水质达回注标准,便可将分出的水就地回注,节省采出水来回输送的能耗。将此针对高含水采出液提出的处理模式称为前端预分水模式。前端预分水模式可行性及应用准则研究:采出水的提前分出会导致管线流动参数的变化,因此首先需验证预分水模式的可行性以保证流动安全。本文根据胜利油田的调研数据建立了典型集输模型。利用前文形成的优化模型对预分水模式下典型集输模型的流动参数进行模拟,得出前端预分水模式在一定的原油剩余含水率范围内可以满足流动保障,其应用准则可以用临界含水率来表征。而后研究集油干线管长、管径、总传热系数等参数对分水模式应用准则的影响,并形成可供查询的临界含水率图版,对前端预分水模式的现场应用提供一定的指导意见。前端预分水模式经济性研究及关键参数优选:选取胜利油田孤五联合站和西一区管网作为典型区块,利用优化机理模型构建管网程序,研究不同分水位置和分水率对集油能耗、联合站处理能耗和污水回注能耗的影响。根据能耗研究得出,前端预分水模式下集输系统能耗低于集中处理模式;对西一区而言,使得集输系统能耗最低的分水参数为在西一站分出85%的水,分水后剩余含水率为80.39%,即在离联合站最近的汇合点分水至满足流动条件的最低含水率。将基于此分水方案在西一区开展现场试验。高含水采出液处理模式推广:将前端预分水模式的研究成果进行推广,可对高含水采出液处理模式提供指导意见。在周围有可利用的注水管网的情况下,可参照本文第5章选择适当位置进行分水,分水至临界含水率。精确的临界含水率可利用本文第2、3章形成的优化模型模拟得到,大致的临界含水率可由第4章的试验和形成的图版得到。