基于双旋流的油泥分离器数值模拟

针对兴中油泥含油量高、含渣量低的特点,提出一种新型的双层旋流器结构来进行油-水-颗粒的三相分离.采用数值模拟的方法进行研究,选择混合模型和k-e模型对单层旋流器和3种不同进口型双层旋流器的分离效果进行模拟,分析各旋流器的结构对压力分布、油水分布和油泥颗粒分布效率的影响.结果表明:入口流量为40 m3/h,即入口流速为6...     

分离腔结构对井下旋流器分离性能的影响研究

为得到水力旋流器的最佳分离效果,采用数值模拟方法,通过改变入口进液速度和分流比,对导锥式旋流器和倒锥式旋流器的流场特性及分离性能进行了对比分析,获得了相同操作参数下两种结构的速度场、浓度场(溢流口油相体积分数)及压力场分布特性。分析结果表明:当入口进液速度为0. 3～1. 5 m/s时,导锥式旋流器具有较高的分离性能,此时压降比不高于1. 5,溢流口油相集中,随入口进液速度增大分离效率由97. 5%上升到99. 2%;当进液速度为1. 5～3. 5 m/s时,倒锥式旋流器分离高效且稳定,此时压降比不高于1. 5,溢流口油相集中,随入口进液速度增大分离效率由98. 0%上升到99. 7%;倒锥式旋流器的零轴向速度包络面有扩充作用,且倒锥结构可减缓流场中混合液速度;导锥式旋流器最佳分流比为20%,倒锥式旋流器最佳分流比为30%。研究结果可为同井注采工艺中油水分离器选型提供参考。     

紧凑型轴流式除油旋流器模拟分析与实验研究

轴流式旋流器的紧凑结构适合应用于井下狭长的空间。运用Fluent软件对不同结构的导向叶片的轴流式旋流器进行模拟分析,观察其流场特性,分析导向叶片结构参数对速度场和压力场的影响,确定最佳的导向叶片结构尺寸和样机模型。通过实验验证不同操作参数(如流量、分流比等)对分离效率的影响。在适合的操作参数下,该旋流器可以达到较高的分离效率,符合软件模拟情况。     

入口倾角对油水分离旋流器流场和性能的影响

采用Gambit建模,利用Fluent软件开展数值模拟,分析了倾斜入口流道旋流器内部速度场、压力场以及油相体积分数的分布规律。发现倾斜入口流道旋流器具有更低的压力降,溢流口处的油相体积分数随入口倾角呈现先增大后减小的规律,说明倾角应该控制在一定的范围内。通过对不同入口流道倾角旋流器溢流口、底流口油相体积分数的对比,优选出倾角为15°和20°的旋流器分离效果较为理想。     

轴流导叶式水力旋流器井下油水分离系统方案设计

针对目前井下油水分离系统中存在的问题,设计了一种轴流导叶式水力旋流器与有杆泵组合的井下油水分离系统,并对其工作原理和结构特点进行了分析。与采用切入式水力旋流器的常规井下油水分离系统相比,该系统具有能耗低、结构紧凑、径向尺寸小等特点。     

井下两级旋流分离技术流场模拟研究

随着油田开采程度的持续深入,降低生产成本和提高采出效率正逐渐成为各油田提高竞争力的重要手段。井下两级旋流分离技术可进一步提高分离效率,降低回注水的含油量,提升回注水品质,大幅度降低地面采出液及采出液含水率,是油田降低开采成本的重要举措及技术支持。通过井下两级旋流分离技术流场模拟研究,重点分析新型螺旋流道旋流器(一级旋流器)内部的流场特点,研究其速度矢量及速度分量的变化规律,压力损失特点和油相分布规律。新型结构的螺旋流道使流经其内部的流体从单一的轴向运动转变为旋转运动,流体运动空间的改变使其切向速度增加明显,有利于进行离心分离。流体在运动过程中的压力损失转变为流体的速度增量,与流体经过螺旋流道后速度矢量的变化相对应,但因循环流的存在,扰乱了溢流管下部油核及相邻位置流体的正常运动,使油核发散、流场紊乱,令新型结构的旋流器效率有所降低。经过流场分析,进一步认识井下两级旋流分离器的流场分布规律,有利于旋流器的结构改进及现场应用。     

水力旋流器内分离介质流动分布特征数值模拟

提出了脱油型水力旋流器参数关系的结构模型,依据建立和修正的分离场的k-ε湍流数学模型,进行了网格划分,确定出边界条件.描述了水力旋流器内部分离介质的三维流动分布特征对分离性能的影响.对旋流器压力场、速度场和分离介质运动迹线分布特征的数值模拟进行了研究.分析了旋流器内部分离介质流动分布特征的数值模拟结果,实际测试的分布结果与流动场结构中理论计算的分布结果相一致.通过合理控制旋流器操作参数(如流量、压力和分流比等)来实现最佳的分离效果.该研究将为改进水力旋流器结构设计、提高分离性能和降低能耗损失提供参考,也为其更好的推广应用奠定一定的基础.     

采出液温度对油水旋流分离器内流场及分离性能的影响

为探究油田采出液温度对油水分离旋流分离器(简称旋流器)性能的影响,采用数值模拟与试验验证相结合的方法,研究不同温度下旋流器分离流场内的流动参数、油相分布、油水分离效率的变化规律。结果表明：随着采出液温度升高,分离流场中油水混合物的切向速度、压力、湍动能以及油滴粒子的径向沉降速度均增大,旋流器的分离性能提高;随着采出液温度升高,旋流器轴心处油水混合物中油相体积分数提高13.97百分点,油相体积分布非均匀度降至80%以下,油芯平均直径减小0.16 mm,轴心处的油相富集程度提高,分布均匀;当采出液温度高于70 ℃时,旋流器分离效率达99%以上。     

脱水型旋流器结构参数模拟分析与研究

通过计算流体力学(CFD)方法,利用FLUENT流体软件,对脱水型旋流器的分离效率、压力场和油相分布进行数值模拟分析,得到各结构参数对脱水型旋流器的分离性能和压力损失的影响规律.通过结构优化对比分析,得到一种结构合理的脱水型旋流器,能对含油体积分数为40％左右的油水混合液进行脱水处理.     

导叶角度对轴流式气液旋流器分离性能的影响

对于低含液浓度的气液两相流,轴流式气液旋流器具有良好的分离性能。导向叶片的几何尺寸是影响轴流式气液旋流器分离性能的重要因素,对导叶出口角度分别为15、20、25和30°的轴流式气液旋流器的试验研究显示,在稀相时,导叶角度25°的旋流器分离效率最高,导叶角度15°的旋流器分离效率最低,而导叶角度20和30°的旋流器的分离效率介于二者之间。流量一定时,轴流式旋流器的压力降随着导叶角度的增大而降低。研究还发现旋流器分离的临界速度受气体含液浓度影响不大,主要受旋流器结构尺寸的影响,对于一定的导叶角度,分离器的压力降随着流速的增加呈抛物线上升,与局部压降公式吻合。     

井下水力旋流器入口结构参数试验研究

Three different inlets of hydrocyclone are studied in combination with the construction of a downhole system and hydrocyclone. By comparing the relationship between the inlet structure & dimensional parameter of hydrocyclone and separation efficiency & pressure loss, the highest efficiency is obtained from the inlet of an involute curve with increasing depth-width ratio from the three types, in which the separation efficiency and pressure loss all drops slowly, for the length of the channel decreases, while it drops rapidly in the other two. The flow guiding ability of the inlet affects the separation efficiency greatly, so the corresponding involute type of inlet of hydrocyclone fits for downhole oil-water separation is optimized, which serves as a basis for the structural design of downhole hydrocyclone.     

涡流探测管对除油旋流器分离性能的影响

由室内模拟试验可知，在相同流量、相同入口和底流口压力、相同分流比条件下，带涡流探测管的旋流器溢流口压力高。采用具有一定粒度分布的油水乳液结合激光粒度仪和等动量取样系统的粒级效率测试方法，对有涡流探测管和无涡流探测管除油旋流器的粒级效率进行了测试。测试结果表明，对于不稳定乳液，有涡流探测管旋流器的分离效率比无涡流探测管旋流器的分离效率高；对于稳定乳液，两者的分离效率基本相同，油滴中粒径在１０～２５μｍ范围内，有涡流探测管旋流器的分离效率略高一些。两种旋流器的最佳分流比都是１５％，分割直径ｄ５０为１０μｍ，分离极限为３０μｍ。     

气液比对压裂返排液旋流除砂器性能的影响

水力旋流器已被应用于压裂返排液除砂,为了提高其分离性能,基于Fluent软件模拟和实验,研究了不同入口气液比(GLR)下水力旋流器的空气柱直径、压力与速度分布及分离效率,总结了入口GLR对水力旋流器分离性能的影响规律,并确定了最佳入口GLR范围。研究结果表明:①物料不含气体时,底流口与溢流口负压区将外界气体吸入内流场形成空气柱,当物料中含有气体时,空气柱中绝大部分气体来自溢流口与底流口,并且最终通过溢流口排出;②随着气液比升高,壁面处压力、底流压差及溢流压差均呈现非线性增长的趋势;③随着气液比升高,切向速度增大,却减小了较小气液比(10%～20%)下的组合涡流场指数;④随着气液比升高,轴向速度不断增大,然而过高的气液比(GLR 40%)却增加了流场的不稳定性;⑤气液比的升高提高了水力旋流器的除砂效率并减小了切割粒径,当GLR 30%时组合涡流场指数较小且分离效率较低,GLR 40%时能量损耗较大,确定出最佳GLR区间介于30%～40%。结论认为,该研究成果可以为水力旋流器的优化设计提供参考。     

旋流式井下油水分离同井注采技术发展现状及展望

井下油水分离同井注采技术是实现高含水油田经济稳定开发的有效措施,经过几十年发展,形成了旋流分离、重力沉降等多种井下油水分离方式,发展出与之配套的离心泵、螺杆泵、有杆泵等动力系统和封隔系统。但同时也在技术稳定性、可靠性上存在诸多问题,使用范围受到介质参数、工艺特点、油藏数据等多方面的影响,技术推广应用受到限制。随着技术的不断进步,井下油水分离同井注采技术将向着高效、稳定、小型化、低成本、智能化方向发展：研制轴向导流入口水力旋流器,适应139.7 mm （5-1/2″）套管井的应用;开展三次曲线和內锥水力旋流器、多级串联水力旋流器等分离装置研究和应用,提高油水分离效果;开发模块化水力旋流器技术,降低制造成本;研究同井注采系统优化配套技术,提高故障诊断和远程监控水平;提高技术适应性,通过区块应用,实现工程技术对油藏的调节作用,达到稳油控水、节能降耗的目的,形成"井下工厂"开发新模式,引领"第四代"采油技术的发展。     

结构及操作参数对旋流器轴向速度场的影响——液-液水力旋流器速度场研究之四

在研究旋流器轴向速度分布规律的基础上,分析了短路流与循环流的形成原因,试验研究了改变操作参数,即改变入口流量Ｑｉ与分流比Ｆ对轴向速度场的影响。认为短路流与循环流是由旋流器结构决定的,很难完全消除,它们干扰了旋流腔和大锥段的流场,在一定程度上也影响了分离精度。试验结果表明,加大入口流量Ｑｉ与分流比Ｆ,并将其控制在一定范围内,便可提高分离效率。这项研究对水力旋流器分离机理的认识与实际应用均有重要意义     

催化裂化提升管反应器出口快分构件优化

针对京博石化一套FCC装置内粗旋结构,提出了一种内置导流板的粗旋结构,并采用Fluent软件对优化模型内气相流场、颗粒运行轨迹及分离效率进行数值研究,并与现场粗旋进行了对比。模拟结果表明:优化模型内切向速度呈驼峰分布;轴向速度呈马鞍形分布;压力分布呈轴对称分布,其沿轴向基本不变,而是随着半径的减小而降低。与现场模型相比,优化模型的切向速度、轴向速度都有所提高,有利于气 固的分离;压降有所降低,提高了旋风分离器的性能;分离效率主要是对粒径范围5~20 μm的颗粒提高较大。此外,随着入口速度的增大,其分离效率增大的同时压降也增大,因此需综合考虑。     

固液分离水力旋流除砂器的数值模拟

利用CFD软件,采用雷诺应力模型分别计算了300型和250型水力旋流除砂器的内流场,得到了2种水力旋流除砂器的轴向、径向、切向速度及压强的分布曲线。通过对所得结果的分析,发现模拟结果基本符合旋流除砂器的运行规律。比较2种旋流除砂器的内流场,表明改进的300型水力旋流除砂器的结构及分离能力优于原来250型水力旋流除砂器,为水力旋流除砂器的优化设计和选型提供了可靠的设计依据。