液－液分离水力旋流器特性参数研究

对自行设计的液－液分离水力旋流器进行了一系列室内试验及现场实验，通过原油与水及机油与水两种油水混合介质的分离，系统地研究了水力旋流器几何参数与运行参数对分离效率的影响，提出了一些合理的关系式。在此基础上设计与制造了直径Ｄ为３８ｍｍ及５２ｍｍ两种样机。现场实验证明，该种水力旋流器的分离效率达到９０％以上，且结构简单，可在低压下运行，成本低，能耗少，完全可用于工程实际。     

液-液水力旋流器油水乳化机理研究

为了提高液-液水力旋流器的分离效率,避免油水在分离过程中产生严重的乳化现象,根据流体力学及旋流器的基本理论和方法,深入研究了液-液水力旋流器产生乳化现象的机理,并根据研究结果分析了产生乳化现象的主要影响因素。考虑到工程实际应用特将其与液-液水力旋流器的结构参数、操作参数及进料物性参数结合,逐一分析其对油水产生乳化的影响。分析结果表明,粘度μ、流量Q、入口速度v、分散相表面张力σ对油水乳化起关键作用,在设计和操作时应充分考虑。这项研究可为优化旋流器的结构设计,降低乳化程度,获得最佳的分离效率提供理论参考。     

单点注气液-液旋流器分离效率的实验研究

针对油田后期开发中遇到的污水处理难度大等实际问题,实验研究了气携式液液水力旋流器,由于气泡与油滴结合后形成油气复合体,从而有利于部分油滴向旋流器中心处运移,但气体对旋流器内的流场同时也会产生一定的影响。通过旋流器入口注气和锥段不同位置的单点注气实验,发现气携式液液水力旋流器的分离效率有较为明显的提高,同时,与常规的液液水力旋流器相比,对流场的稳定性要求更高,分流比和溢流口直径均较大,对操作参数的控制应更加严格。     

微孔材料对气携式液-液水力旋流器性能的影响

在常规脱油型水力旋流器的基础上,通过结构设计制成气携式液-液水力旋流器,旨在提高其除油效率。介绍了气携式液-液旋流分离的基本原理、样机结构及实验工艺流程,该旋流器的部分旋流体由微孔材料制成。研究了微孔材料对水力旋流器分离性能的影响,如微孔直径、微孔材料安装位置等。试验研究显示,20~40μm孔径的微孔材料可获得最佳旋流分离效果,小锥段微孔注气的效果最佳。对微孔材料的SEM分析表明,试验1个多月后微孔未发生堵塞现象。     

操作参数对固-液-液三相水力旋流器分离效率的影响

固-液-液三相水力旋流器是水环境污染治理的主要设备之一。分离效率是衡量水力旋流器性能的最重要参数。对分离效率与进料流量、进料浓度等操作参数之间的关系进行了试验研究,并通过受力分析从理论上对细颗粒易受参数影响的原因进行了阐述。     

产出液预分离水力旋流器的机理及试验研究

根据油田生产需要,从试验分析出发,提出了水力旋流器的部分结构参数与操作参数之间的几个重要的关系式,进而研制开发了用于高含水油井产出液预分离的水力旋流器.并通过对其流场特性的分析发现,预分离水力旋流器的溢流口直径加大后,为提高预分离效率,必须将溢流管伸入旋流腔一定长度,同时操作参数也应控制合理.以此为依据试制出样机.油田现场试验证明,含水量在85%左右的油井产出液经预分离水力旋流器处理后,其溢流含水量完全可达到小于30%的指标,而底流水中含油也可降至1%左右,基本满足了处理后的水质指标要求,可在油田上推广应用.     

液—液水力旋流器的模拟试验

液－液水力旋流器是一种致型的油水分离。主要是由旋流腔、收缩腔，尾锥、尾管和溢流管组成，分离机理为离心沉降。用有机玻璃的液－液水力旋流器的模拟试验结果表明，其分离效率与污水中的含油浓度无关，而随进口流量的增大而增大，当液－液水力旋流器的几何结构确定以后，进口流量随进口压力增大而增大。用计算机仿真与用激光实测所得的水力旋流器内的流场分布基本吻合，故可作为样机设计的理论指导，液－液水力旋流器分离效率高，     

水力旋流器液—液分离效率

如何评定液－液分离中水力旋流器的分离效率，是其理论研究与应用的一个重要问题。本文介绍三种不同评定分离效率的标准：简化效率、总效率与级效率。并将它们加以分析、比较。     

轨迹分析法预测液—液水力旋流器的效率

在液－液分离方面，水力旋流器日益成为通用设备，越来越有必要找出最佳的方法对其效率进行估算。目前使用的效率理论是在水力放心流器内速度分布的基础上对固－液分离理论的发展，而这些理论不适合分散相略轻于连续相的乳化液，如油－水乳化液。此文提出了以小滴轨迹分析为基础的效率计算。     

溢流率对液-液旋流器内部流场影响的试验研究

溢流率作为影响液-液水力旋流器分离性能的一个重要参数,对水力旋流器的分离效果有着很大的影响。应用激光测试技术测量了在不同溢流率下的轴流式液-液水力旋流器内部流场的变化特点。测试结果表明,溢流率主要是通过改变旋流器内部轴向速度场来影响旋流器的分离效率,旋流器锥段底部是其内部流场稳定性的"薄弱区",极易受溢流率的影响,对此段结构应做进一步改进。     

重力式油水分离器的分离特性研究

利用重力式分离模拟试验系统,以白油和水作为工作介质,分析了6个取样口和油出口、水出口的油水分离效果,进而研究了卧式油水分离器的分离特性和流动规律。研究表明:①分离器内存在一个最佳的油水界面位置,在该位置油层中的水滴分离效果最好,油相粘度是决定该位置的重要参数;②油层厚度相同时,入口含油浓度越小,油相需要的停留时间越少,分离效率就越高,水相的分离效率与入口含油浓度无直接关系;③无内部构件的分离器底部流场存在剧烈的涡流,严重影响油水分离特性,须添加整流和聚结构件,改善分离器内部流场,促进小液滴的聚结合并,以提高油水分离效率。     

振动剪切式原油脱水装置及分离性能实验研究

油田常用添加破乳剂的方法处理油水乳化液,费用高,且污染环境。为此,设计了一套产生交变剪切力场的振动剪切式原油脱水装置。以26号白油与清水按1:1的比例配制的乳化液作为实验介质,在0～17Hz的交变频率下进行油水分离实验,处理量为2.4L/min。采样分析表明,剪切振动可使分散相液滴界面膜强度降低,促进了液滴的聚合,能有效提高油水乳化液的分离效率。在实验范围内,振动频率越高,分离效率也越高。但乳化液在分离装置内停留时间过长或过短时,剪切振动对油水分离的作用不明显。     

油水分离旋流器分离过程数学模型分析

根据水力旋流器中油滴非线性随机运动的特点 ,采用改进的BP神经网络模型、基于随机过程理论的MonteCarlo模拟以及与其它数学模型相结合的方法 ,对水力旋流器内的分离过程进行模拟 ,根据旋流器的物性参数和分离期望值 ,预测旋流器的结构参数和操作参数 ,实现旋流器结构参数和操作参数的优化 ,并给出旋流器的分级效率。对数学模型的预测结果进行了验证分析。     

原油预分水旋流器的机理及试验研究

通过试验和机理研究,分析了原油预分水旋流器的除水分离能力。在胜利油田东辛采油厂辛二接转站对35mm,30mm和25mm原油预分水旋流器进行了现场试验。试验表明,原油预分水旋流器可以有效地分离游离水,而对乳化水基本没有分离能力;当溢流含水主要为乳化水时,其含水量与温度之间没有明显的函数关系。     

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。     

A Comparative Study of the Flow Field of High Viscosity Media in Conventional/Rotary Hydrocyclones

The flow fields inside conventional and rotary hydrocyclones were simulated respectively.In these simulations, water only and oil-water mixture,with distinctly different viscosities,were used as continuous phases.Simulation results agreed well with the experimental measurements.Simulation results showed that the conventional hydrocyclone could effectively separate sand from water,but could not separate sand from high viscosity water/oil emulsion.This showed that the viscosity of continuous phases influenced greatly both the separation efficiency and the flow field distribution in the conventional hydrocyclone.For high viscosity oil/water sand dispersion(mixture),the rotary hydrocyclone has better separation performance than the conventional one,with a more favorable flow field distribution.     

基于正交试验的仰角式油水分离器结构参数优化

针对仰角式油水分离器结构进行了初步设计。为了提高分离器油水分离效率,引入正交试验法对其结构参数进行改变和重新配置,设计了8因素5水平的正交方案,得到50种不同的结构组合模型。采用Fluent 12.0软件对50组模型进行数值模拟,选取其中的25组进行直观分析,得到最优方案A;通过数值计算数据的极差分析以及结构参数对油水分离效率的影响分析,选取各因素平均油水分离效率最高的水平组合,得出最优方案B;将A、B两方案进行比较分析,最终确定仰角式油水分离器的最优结构参数组合为B方案。采用相同的数值模拟方法,得出优化后的分离效率比优化前提高4.972%,表明正交试验法在该型分离器结构参数的优化方面具有一定的工程实践意义。     

水力族流器分离油水中间层乳化液的现场试验

叙述了用水力旋流器处理油水中间层乳化液的现场试验情况，比较了固液分离旋流器与油水分离旋流器的异同，分析了油水中间层乳化液的成因及温度、分流比、添加破乳剂等对分离效率的影响。现场试验表明：（１）用水力旋流器分离油水中间层乳化液是可行的；（２）选取分流比的数值稍大于乳化液含油浓度可得到较高的分离效率；（３）对乳化液加温时温度控制在５０℃～６０℃较为经济；（４）在乳化液进入放流器前加入１００ｐｐｍ破乳剂，经旋流器处理再沉降后，最终可将原油含水降至５％以下。     

操作参数影响预分水旋流器的机理及试验研究

３５ｍｍ 和２５ｍｍ 预分水旋流器的现场试验结果表明, 操作参数对旋流分离效果的影响非常大, 相同结构尺寸的旋流器, 在操作参数不同时, 其分离效果相差很大。影响旋流器分离性能的操作参数主要是进口流量和分流比。流量和分流比与进口压力、底流口压力和溢流口压力间存在函数关系。通过调节进口到底流口的压差和进口到溢流口的压差, 可以控制旋流器的进口流量和分流比。预分水旋流器存在一个最佳分流比, 与此相应的溢流含水量最小。３５ｍｍ 预分水旋流器的最佳分流比为０－２２ ; ２５ｍｍ 预分水旋流器的最佳分流比为０－１６。分流比越大, 底流含油量越小。而在较大的流量范围内, 进口流量对旋流器分离效果没有显著的影响。