段塞流是液塞和长气泡在空间和时间上的交替流动,是油气混输中经常遇到的流型,段塞流的不稳定流动给油气田的安全生产带来诸多问题,如:管道强烈震动、分离器溢流和管道腐蚀加速等。为保证管线和下游油气处理设备的最优设计和安全操作,对段塞流流动特性进行准确的分析十分重要。本文以空气和水为介质,依托西安石油大学多相流实验室的设备及相关仪器,完成实验台搭建。在小径管内径为25mm、大径管内径为50mm;三种不同变径锥角θ分别为3.57°、4.76°和7.13°的水平变径管中进行两相流的实验研究,对完善水平变径管中的段塞流及实际应用具有十分重要的意义。主要研究内容和结论如下:对于水平变径管气液两相段塞流液塞速度,大径管和小径管呈现出相同的规律,液塞速度均呈现高斯分布,且气相折算速度的变化是影响液塞速度的主要因素,不同点是小径管对气相折算速度的变化更敏感,增幅更加明显;对于液塞长度,大径管和小径管呈现出相同的规律,液塞速度均呈现高斯分布,液塞长度的变化主要受到气相折算速度的影响,液相折算速度的变化对其影响较小;对于液塞频率,大径管和小径管均呈现高斯分布,且管径的变化对液塞频率有十分明显的影响;对于持液率,当液相折算速度保持不变时,段塞流持液率会随气相折算速度不断增加而随之减小;对于变径段的不同锥角θ,大径管与小径管中段塞流液塞长度、液塞频率和液塞速度的变化趋势相同。在分别恒定气相折算速度与液相折算速度时,段塞流液塞速度和液塞频率都会随着变径段的锥角θ的逐渐增加而减小,而段塞流液塞长度随着变径段的锥角θ的逐渐增加而增加。