除油旋流器处理注聚含油污水试验

对油井实施聚合物驱后,采出液的粘度增大,油水混合物体系的稳定性增加,油水分离较常规水分离更加困难。在聚合物对采出液油不分离特性影响的室内试验基础上,结合大庆油田现场试验,分析除油旋流器在注聚含油污水中的分离性能,测试了除油旋流器的进出水油滴粒径分布,结合进出水含油浓度,绘制了除油放心流器级效率曲线及水力特性曲线,试验表明,除油旋流器用离心泵供液时,分离性能较单螺杆泵供液时略有下降,但仍可工业应用所     

液─液旋流器处理注聚含油污水现场试验

聚合物驱后采出液中由于聚合物的注入,采出液的粘度和油水混合物体系的稳定性增加,油水分离较常规分离更加困难,阻碍了聚合物驱油技术的推广应用。为了解旋流器在注聚含油污水中的分离性能,测试了旋流器的进出水油滴粒径分布,结合进出水含油浓度,做出了旋流器级效率曲线及水力特性曲线;比较了系统加药对旋流器分离性能的影响。试验表明旋流器用离心泵供液时,分离性能较单螺杆泵供液时略有下降,但尚可为工业应用所接受。     

液-液分离水力旋流器油滴破碎与聚并的数值模拟

为了研究水力旋流器内液滴的破碎和聚并以及其对分离性能的影响,运用欧拉-欧拉多相流模型和RSM湍流模型数值模拟旋流器内的油水分离,同时采用群体平衡模型描述油滴间的相互作用。研究结果发现:油滴的破碎主要发生在旋流器的壁面附近,油滴的聚并主要发生在轴心区域;当增大油相的体积分数时,油滴聚并占主导作用;当增加入口流量时,分离效率会提高,但随着流量的增大,分离效率提高到一定程度会降低,因此对于结构尺寸固定的旋流器均存在一个最佳处理量;比较单锥和双锥旋流器发现,双锥旋流器内油滴更容易发生聚并,分离性能更好。所得结论可为水力旋流器的现场应用提供指导。     

液—液旋流器处理注聚含油污水现场试验

聚合物驱后采出液中由于聚合物的注入,采出液的粘度和油水混合物体系的稳定性增加,油水分离较常规分离更加困难,阻碍了聚合物驱油技术的推广应用,为了解旋流器在注聚含油污水中的分离性能,测试了旋流器的进出水油滴粒径分布,结合进出水含油浓度,做出了旋流器级效率曲线及水力特性曲线,比较了系统和药对旋流器分离性能的影响,试验表明旋流器和离心泵供液时,分离性能产单螺杆泵供液时略有下降,但尚有可工业应用所接受。     

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。     

采出液含砂对轴入倒锥式水力旋流器性能的影响

为研究井下旋流器在含砂工况下的应用并得到最佳分离效果,基于计算流体动力学方法,采用雷诺应力模型,以轴入倒锥式水力旋流器为研究对象,开展采出液含砂对旋流器的流场特性及分离性能影响的数值模拟分析,分析了含砂体积分数的变化对旋流器速度场、压力场、浓度场及分离效率的影响并开展了试验验证。研究结果表明:随着含砂体积分数的逐渐增加,旋流器的油水分离效率呈现出先增大后减小的趋势;在含砂体积分数小于1. 0%时,分离效率随着含砂体积分数的增加而增大;在含砂体积分数为1. 0%时,分离效率达到最大值98. 74%;随着含砂体积分数的继续增加,分离效率随之逐渐降低,在含砂体积分数达到7. 0%时,旋流器分离效率降低到97. 01%。研究结果可为油水分离水力旋流器的现场应用提供参考。     

新型井下轴流式入口旋流器分析及优选

在国内陆地油田井下油水分离同井注采技术应用中,常规井下旋流器由于径向尺寸较大而经常受到限制,影响分离效率。为此,研发了2种新型井下轴流式入口旋流器,在降低旋流器径向尺寸的基础上,提高旋流器的分离性能。在明确新型轴流式旋流器结构特点、分离机理后,通过数值模拟分析,利用油相体积分布云图阐明不同结构旋流器内油相分布特点,指出循环流对旋流器分离性能的影响。研究速度矢量变化特点,掌握轴流式入口结构的作用及流体分布规律,利用压力降曲线,明确能耗、压力损失的关系。模拟分析结果表明,导流叶片轴流式旋流器切向速度差值为1.2 m/s、轴向速度差值1.5 m/s,溢流压力仅为0.02 MPa,分离效率高、能耗低,为特高含水区块的经济性开发提供技术支持。     

油滴聚并破碎行为对水力旋流器分离性能的影响

为研究离散相油滴聚并破碎行为对旋流器分离性能的影响,以轴入导锥式旋流器为研究对象,将单一的混合模型与加载了群体平衡模型(PBM)的混合模型模拟结果进行对比。模拟结果显示:耦合模型模拟结果可以确定出油滴的破碎位置主要发生在螺旋流道及旋流器的近壁区域,并在轴心油核区油滴粒度分布较大,出现明显的聚并现象;耦合模型得出的分离效率随着入口进液量的提高呈现出先升高后降低的趋势,单一混合模型模拟得出的分离效率随着进液量的增加逐渐升高;两种模拟方法得出的速度场分布几乎无差别,但随着溢流分流比的增大分别呈现出极大值点不同的先升高后降低的趋势。所得结论可为提高水力旋流器数值模拟的准确性提供参考。     

有杆泵井下油水分离系统设计与分析

随着油田开采进入高含水阶段,大量采出水的举升和处理使得采油经济效益越来越低。鉴于此,结合我国油田实际情况,提出一种新型有杆泵井下油水分离系统。该系统由注采式一体泵与两级串联旋流器连接,可实现同井采注。基于正交试验设计,以底流口含油质量浓度CU为目标,通过Fluent软件采用RSM雷诺应力模型优化旋流器主要结构参数。同时对两级串联油水分离旋流器内部流场分布情况进行分析,深入研究不同入口速度下两级串联旋流器的分离效率。研究结果表明:结构优化后的单级旋流器CU降低8.7%;两级串联旋流器内部流场具有较强的油水分离能力;不同入口速度下,两级串联旋流器油相体积分数最高可达100%,CU均低于200 mg/L,满足回注标准,其中在曲柄转角φ2=60°和φ3=90°处CU最小,为118 mg/L。该方案能在井下有效进行油水分离,使得分离水相达到回注标准,节省采油成本。     

操作参数对柱形旋流器油水分离性能的影响

为了判断柱形旋流器的结构设计是否满足实际生产需要,从操作参数的角度研究了油水混合物流速和分流比对柱形旋流器油水分离性能的影响。基于柱形旋流器内部的流动特征,分析了油滴分离的临界条件,得到了油滴从溢流口流出的临界粒径计算公式。分析结果认为,随主管路中油水混合物流速的增加,从溢流口流出的累积油相体积先增大后减小;在溢流口流量一定的前提下,溢流口含油体积分数先增大后减小,理论分析与试验得到的结果一致。     

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。     

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。     

复合式水力旋流器内部流场的数值模拟

复合式水力旋流器是综合了动态和静态旋流器各自优点的新型水力旋流器.采用修正的RNGK-ε模型,对复合式水力旋流器内部流场进行了数值模拟.计算结果与实验所得数据基本吻合,证明了模型和算法的正确性.其中,轴向速度和切向速度的数值模拟结果和实际测量结果非常接近;在器壁附近的外自由涡区,切向速度的数值计算与实际测量数值基本一致.对径向速度分布规律的模拟将有助于对旋流器的结构及性能的分析,所建立的数学模型和所使用的计算方法为进一步研究复合式水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供了一条有效的途径.     

油水旋流分离器流动机理和分离性能研究

采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法．对油水分离器内的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法进行研究。得出了分散油相等浓度分布云图和用于判断旋流器分离性能的流量-效率曲线、流量-压力降曲线、分流比-效率曲线和粒级效率曲线。利用试验对曲线进行验证，结果表明，理论计算与实验数据曲线在一定范围内变化趋势一致，根据曲线可对旋流分离器的性能作出判断，并确定处理能力及是否对来液采取必要措施来提高分离效果等。     

粒径重构旋流器结构参数优选

粒径重构旋流器通过入口结构来实现大、 小粒径油滴的重新排列,再通过内嵌式结构对大、 小粒径的油滴进行高效分离.为了进一步提高旋流器的油水分离效率,在旋流器入口位置最佳弯管角为180°的基础上,研究了切向入口高度、 内层溢流管直径及内锥段长度等参数对旋流器内油滴粒径分布、 油相体积分数与分离效率的影响,并利用CFD数值模...     

除油水力旋流分离器流动机理和性能预测研究

深入研究了除油水力旋流分离器的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法,并采用计算流体力学的原理和方法,建立了研究液液水力旋流分离器的物理模型并给出了修正的三维K-ε模型即RNCK-ε模型和分散油相的代数滑移混合模型ASN。利用该模型,计算得到了水相和分散油相的等浓度分布图及用于判断旋流分离器分离性能的流量-压力降曲线、流量-效率曲线和粒级效率曲线,利用实验得到的数据,对三条曲线进行了验证。结果表明,理论计算与实测数据吻合较好。     

新型溢流结构柱段充气旋流器的分离性能

 在常规水力旋流器的圆柱段充气,并改进溢流结构,提出了一种柱段充气旋流器。以柴油-水混合液为介质,在改变充气旋流器进口液体流量、分流比、气/液比和底流压力这4个操作参数时,考察了流量-压力-压降特性与油-水分离效率的变化规律。结果表明,充气与不充气时,充气旋流器的流量-压力-压降特性变化趋势一致。充气旋流器的油-水分离效率随进口液体流量、分流比、气/液比和底流压力这4个操作参数值的增加,呈先增后降的趋势;充气时比不充气时的油-水分离效率要高,表明充气浮选具有强化旋流分离效率的作用。油滴颗粒的分级效率随油滴颗粒的直径变大而增加。根据实验数据建立了分级效率的数学模型,模型预测值与实验值吻合较好。     

油水分离旋流器流场和分离性能的数值模拟

深入研究了液-液水力旋流器的流动机理,并采用LRR应力模型对油水分离旋流器的油水两相流场进行了数值模拟。通过数值计算得到了水力旋流器内流体流动的流线图、等压线以及速度矢量图,并且研究了不同参数(分流比、进口压力以及溢流管直径)对分离效率的影响。计算结果与理论分析一致,证明了模型和算法的正确性。研究成果为前人试验和理论总结提供了有力的理论支持,同时为进一步研究水力旋流器的分离机理、流场特性以及结构优化设计提供了一条有效的途径。     

压力对旋风分离器内颗粒浓度分布影响的模拟

 为了分析压力变化对旋风分离器内颗粒浓度分布的影响，利用Fluent6.1软件, 气相流场采用修正的雷诺应力模型, 颗粒相运动采用颗粒随机轨道模型, 对0.1~6.5Mpa压力下旋风分离器内气、固两相流流场进行了模拟。结果表明，在入口浓度一定条件下，随着压力的升高，器壁颗粒浓度渐呈螺旋状灰带分布，旋风分离器内旋流区域的颗粒浓度减小，旋风分离器分离能力增强。压力增加一方面使气体切向速度增加，颗粒所受离心力增加；另一方面，气体的湍流强度增大，颗粒的扩散作用增强。当压力超过3.0 MPa后，压力增加对切向速度影响不大，而颗粒扩散增加，旋风分离器内旋流区域颗粒浓度增加，对颗粒分离不利。旋风分离器的径向颗粒浓度分布可以用指数函数描述，其中颗粒的径向速度、颗粒的扩散系数和边壁的颗粒浓度是影响颗粒浓度分布的主要因素。旋风分离器粒级效率随压力的增加而增大，当压力超过3.0 MPa后，压力增加对粒级效率影响不大。