钻井液气液旋流分离器内部流场的CFD模拟

采用计算流体力学数值模拟方法研究了钻井液气液旋流分离器的内部流场,模拟出了分离器内部的压力分布、轴向速度和切向速度的变化规律,得到了钻井液气液旋流器内部流场的特征,为钻井液气液旋流器分离器的工艺设计提供了参考依据。     

脉动进料气液旋流分离器分离性能分析

为提高钻井液振动筛的气、固、液分离能力,一种以振动筛形成的脉动真空与压缩空气注入相结合的固液分离钻井方法被提出,在此基础上出现了一种采用脉动进料边界的旋流器。为分析旋流器的气液分离性能,需要探究其脉动进料条件下的最佳气液分离效率及其影响参数。为此,采用Fluent对稳定、脉动进料状态下不同结构参数的旋流分离器进行流动模拟,通过UDF函数设置脉动进料边界,并分析效率曲线得到脉动进料状态下分离器的最优参数。结果表明,脉动进料状态下的流场可以较好地实现稳定;采用频率为0.4 Hz的正弦脉冲进料气液分离效率最高,可达85.5%;在脉动进料状态下,其脉动不连续性会导致流场湍动能变大,径向压力降梯度降低,切向速度峰值降低。     

液-液水力旋流器分离效率深度提升技术探讨

为解决微小粒径分散相分离效率不高,制约水力旋流器分离效率深度提升的问题,本文以液-液水力旋流器为分析对象,在总结已有理论及研究成果基础上,分别从影响旋流分离效率的关键物理因素,包括分散相在旋流场内的停留时间、分散相粒径、分散相距轴心旋转半径、分散相切向旋转速度以及旋流分离工艺系统五个方面出发,首先对已有提升旋流分离效率的水力旋流器串联工艺、分散相粒径聚结器、小直径旋流分离器及增强切向速度的动态水力旋流器等技术措施进行分析总结,并在此基础上提出了促进旋流分离效率深度提升的新型技术方案,为液-液两相以及固-液、气-液、气-液-固等多相混合介质的高效旋流分离器设计及系统优化提供一定理论及技术支撑。     

斜板式气液分离器的设计

针时常规卧式和立式气液分离器的缺点和不足,论述了斜板式气液分离器的分离机理和结构特点,提出了采用斜板结构有利于提高气液分离效率的新思路,建立了斜板式气液分离器的理论计算公式,并以常规卧式分离器和立式分离器为例进行了对比计算。结果表明斜板式气液分离器可以提高气液分离器的分离效率,即在相同结构外径与处理量的前提下,可以缩短分离器的长度。或在相同结构条件下可以降低带出液体的粒径。     

旋流器内气液两相流动的理论分析

气-液旋流分离过程是气-液两相的三维强旋流运动。以漂移流动模型和颗粒轨迹方程为基础,采用欧拉-拉格朗日方法建立一种新的气液两相流动机理模型。该模型可以用来直接计算气液旋流分离器内部流场中连续相、分散相(液滴)的速度分布,通过计算能够预测旋流器内部的浓度分布,并通过对影响气液分离效率的主要原因——出口气体中的液滴夹带进行分析计算,预测旋流器的分离性能。     

一种新型机抽井旋流分离器结构设计与分析

在采油过程中,原油含气会对抽油泵产生不利影响。目前井下气液分离器大部分在高气液比油气井中分离器储气空间不足,影响泵效。因此,对井下气液分离研究具有实用性和经济性。针对此问题,文章研制了一种新型气液分离器,增加了储气空间并延长油气分离时间,实现了多次分离,提高了分离效果和抽油泵的泵效。     

油水旋流分离器内部流场的CFD模拟

采用计算流体力学数值模拟方法研究油水旋流分离器的内部流场,模拟出分离器内轴向速度变化规律,得到钻井液气液旋流器内部流场的特征。分析油水旋流分离器内部油相体积浓度分布,得到了油水旋流分离器内部流场的分布规律和油水两相流的分离特性,为油水旋流分离器的工艺设计提供了参考依据。     

集成转换功能的气液分离器设计

设计了一种铝氧化银电池系统用的气液分离器。该气液分离器采用离心式气液分离原理,设计了入射口宽度可调的结构,来控制进入气液分离器的气液混合液的离心力;同时根据铝氧化银电池的工作特性,设计集成了转换功能,通过控制反射盘的位置来实现气液混合液的流动换向的功能。该结构的气液分离器具有体积小,重量轻,分离效率高的特点,并具有转换阀的功能,满足了铝氧化银电池系统小型化、轻量化的需求。     

单双级重力式气液分离器结构优化及分离性能仿真

为解决含气率达到80%的井况下,单级气液分离器无法将气体全部有效分离的问题,创新使用了双级气液分离器,减少了油井含气量,提高了采油效率。通过Fluent软件对单双级气液分离器的分离效率进行数值模拟,优化双级气液分离器结构,得到分离效果更好、更适应实际井况的结构参数。     

MVR系统中管柱式气液旋流分离器性能研究

机械式蒸汽再压缩技术中,蒸发器产生的蒸汽进入压缩机前需要进行气液分离,考虑到结构紧凑性与分离稳定性,本文提出采用管柱式气液旋流分离器进行此操作,对其进行了结构参数设计和Fluent数值计算。经过研究：发现溢流管和底流管尺寸对分离器性能影响较大,改变二者数值大小,当溢流管直径为50mm、底流管直径为40mm时,溢流管和底流管的气、液相体积分数可分别达到1,且满足文献中对于出口流速的要求;证明了分离器流场内外旋流与内旋流的运动规律,两者旋向相同,运动方向相反;相比较单入口,采用双入口的管柱式气液旋流分离器,内部流场参数分布高度对称,分离过程更加稳定;适当增加旋流器直径,可降低流体通过压降,缩短纯液相区与纯气相区间过渡区域,改善分离器性能。     

一种气液分离的新方法

针对长输管线气顶排空作业的复杂性,结合多种分离技术的特点,提出了一种气液分离方法,并给出了基于该方法的分离器结构和分离原理。该分离方法和分离器能够对气液比变化范围比较大的气液混合物进行有效分离,且整体设备集成性好,结构优化、合理。通过实际输水和输油试验证明,该分离方法是可行的。     

可用于MVR蒸发系统的气液分离器改进结构分析

针对常规气液分离器对微小液滴分离效率低的不足,提出一种可用于MVR蒸发系统的气液分离器结构,并采用数值模拟结合实验验证的方法对其分离特性进行研究。首先,利用数值模拟的方法分析了气液分离器内部流场和压力场,确定了影响分离效果最明显的位置,然后提出了在该位置加装不同数量3/4圆环形挡板的分离器结构。其次,模拟研究了此种新结构的分离效率和压降等分离特性以及挡板数量变化的影响规律。最后,通过实验验证的方法分析了数值模拟结果的可靠性和新结构的分离效果。研究结果表明：圆柱型筒体是影响分离器分离特性的关键部位,在气液分离器圆柱形筒体内部增加3/4环形挡板,能够增加物料切向运动的有效长度,降低物料的径向速度,从而显著提高微小液滴的分离效率,气液分离器整体压降却增加不多;而且随着环形挡板数量的增加,该结构气液分离器的分离效率和压降均明显提高。在本文计算条件下,加装3/4圆环形挡板的气液分离器结构,可以将直径在3 μm以下的液滴分离效率提高15%,而压降仅增加了200Pa。综合气液分离器效率和压降影响,加装两个3/4圆环形挡板的气液分离器性能最佳。     

基于Visual Basic的卧式丝网气液分离器工艺计算软件开发

针对卧式丝网气液分离器手工设计存在的效率低、计算结果不精确等问题,基于Visual Basic开发环境,根据手算实例与工程实践,开发了卧式丝网气液分离器的工艺计算软件。应用结果表明:该软件界面友好、计算结果准确,实现了分离器的精确高效设计。     

离子膜装置阳极气液分离器的技术改造

针对中国石化齐鲁股份公司氯碱厂5万t／a离子膜烧碱装置运行中出现的阳极气液分离器内压力升高的现象。分别进行了100％、80％和120％3个不同负荷下，气相出料管线、液相出料管线和阳极气液分离器的物料衡算，结论是气液分离器规格小，分离空间不足。通过增大气相出料管径，改大气液分离器，使得气液分离器压力由正压变为负压，且气液分离效果好。     

改造气液分离设备提高分离效率

针对目前气液分离设备普遍存在的弊端,结合气液流动的特点,改进雾沫分离器的结构形式,气体输送管道水平段增设盲肠分离器、气液分离器等,提高气液分离效率.     

离心式气液分离器内流场的数值模拟与结构优化

基于计算流体动力学(CFD)方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件,对常规立罐式离心气液分离器进行了模拟仿真。通过流场分析可以看出,流场对称性很差,底流出口附近气体含量较多,说明气液分离效果不好。通过结构优化,包括将底流出口改为正下方排液,单入口改为双入口结构,减小罐体直径,溢流管伸入分离器内部入口管之下,以及将分离器下端改为锥形结构等,改善分离器内部流场的轴对称性及气相体积分数分布情况,并提高分离器的净化程度。     

雾化器结构参数对循环流化床锅炉SNCR脱硝性能影响研究

还原剂雾化质量对循环流化床锅炉旋风分离器SNCR脱硝效率具有重要影响,为研究空气雾化喷嘴结构参数对雾化质量及脱硝效率的影响,采用数值模拟的方法对喷嘴的4个结构参数即撞击件长度、出口直径、混合室长度和气液入口交角,进行单因素分析和正交数值试验,结果表明影响旋风分离器烟气脱硝效率的主要因素是喷嘴出口直径,次要因素是撞击件长...     

Effect of oil viscosity on recovery processes in relation to foam flooding

Laboratory experiments were conducted to determine the effect of oil viscosity on the oil-recovery efficiency in porous media. The pure surfactants (i.e., sodium dodecyl sulfate and various alkyl alcohols) were selected to correlate the molecular and surface properties of foaming solutions with viscosity, and the recovery of oil. Oil-displacement efficiency was measured by water, surfactant-solution and foam-flooding processes, which included 2 types of foams (i.e., air foam and steam foam). A significant increase in heavy-oil recovery was observed by steam foam flooding compared with that by air foam flooding, whereas for light oils, the steam foam and air foam produced about the same oil recovery. An attempt was made to correlate the chain-length compatibility with the surface properties of the foaming agents and oil-recovery efficiency in porous media. For mixed foaming systems (C₁₂ SO₄ Na + C_n H_2n+1 OH), a minimum in surface tension, a maximum in surface viscosity, a minimum in bubble size and a maximum in oil recovery were observed when both components of the foaming system had the same chain length. These results were explained on the basis of thermal motions (i.e., vibrational, rotational and oscillational) and the molecular packing of surfactants at the gas-liquid interface. The effects of chain-length compatibility and the surface properties of mixed surfactants are relevant to the design of surfactant formulations for oil recovery under given reservoir conditions.     

多旋臂气液旋流分离器压降特性试验

为强化气液离心分离过程,实现在大直径分离器内的气液旋流高效分离,设计构思了一套多旋臂气液旋流分离设备,为气液分离大型化设计提供了一种新思路。在纯气流条件及不同的旋流臂喷出气速下对该分离设备进出口静压差进行了测量,实验结果表明,旋流分离设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在2%以内,总压降与旋流臂出口气速呈现出良好的平方关系。进一步将总压降分解为入口及旋臂摩擦损失、分离器空间内摩擦损失和出口管路摩擦损失三个部分进行详细测量,获得了各部分压降与旋流臂出口速度头的定量关联模型,发现分离器空间内摩擦阻力损失在总压降中占比最大。GLVS总压降主要受旋流臂出口气速影响,加入液相后对压降影响很小。该旋流分离设备的阻力系数与普通旋风分离器相当,根据四组不同结构尺寸的旋流头得到了阻力系数与旋流头关键设计参数的关联式,为进一步结构优化提供了参考。     

Hydrodynamics in rectangular air-lift reactors: Scale-up and the scale-up and the influence of gas-liquid separator design

Experiments were conducted on air-lift reactors with different liquid volumes, aspect ratios, and gas-liquid separator configurations, with constant downcomer to riser cross-sectional area ratio and riser/downcomer height. Reactor performance was highly dependent on the gas-liquid separator design. By changing the latter, the mode of operation could be changed from that of a concentric tube reactor (with gas recirculation) to an external loop reactor (without gas recirculation). Liquid velocity and overall gas hold-up data were correlated to the power per liquid volume and “Disengagement Ratio”, a geometric parameter describing the separator's configuration. During scale-up, similar gas hold-ups and liquid velocities were found in laboratory and pilot reactors. A modified air-lift reactor with an enlarged channel for a gas-liquid separator also was studied.