柱形旋流器入口结构对油水分离影响的数值模拟

通过数值模拟,分析了入口结构对油水在柱形旋流器中分离性能的影响。数值模拟时,油水两相流动采用Fluent中的混合模型,相间的相对运动采用代数滑移模型,湍流影响则使用修正的RNG K-ε湍流模型。获得了入口形状、入口方式和入口位置对柱形旋流器油水分离性能的影响。这些结果为优化柱形旋流器结构奠定了基础。     

新型轴流式井下旋流油水分离器压降比性能研究

在室内试验装置上对轴流式井下旋流油水分离器的压降比性能开展了相关试验研究。试验结果表明,压降比仅与分流比相关,与入口流量、入口含油率（＜20％）、导流片结构无关;压降比与分流比的关系呈指数关系而非线性的。研究结果对新型油水分离器的工程设计和实际井下应用的自动控制具有重要意义。     

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。     

轴流式旋流油水分离器分离性能影响研究

轴流式旋流油水分离器具有结构紧凑和性能稳定等优点。为了得到各参数对其分离性能影响的规律,利用数值试验方法对影响其性能的因素进行了较为系统的分析研究。研究结果表明:长径比在9左右,出水口切向开设较优,油相密度在950 kg/m~3以内、油相平均粒径大于0.10 mm时,分离器分离性能较优,而出水筒大小对分离器分离性能影响不大。切向开设的出水口既能节省径向空间,又能够降低油水分离后的水中含油体积分数,在设计井下油水分离器时,出水管与外筒相切开设,相切的方向与螺旋流动的旋向一致。上述各参数对分离性能影响的大小排列为:油相粒径油相密度长径比出水口开设方式出水筒直径大小。研究结果可为油水分离器的设计及应用提供指导。     

导流片型油水旋流分离器的入口结构优化

导流片型油水旋流分离器是一种新型井下油水分离器,为了提高其进行超大处理量油水分离时的性能,对导流片进行了结构优化研究。加工了两种结构的导流片,并在室内搭建了试验系统,对油水两相流经导流片的流动规律开展了试验研究。研究结果表明:在相同的入口工况下,油滴经流线型导流片后破碎程度小、平均直径大、迁移运动后所形成的油核较细,油水两相流经流线型导流片所产生的压降要远低于直板型导流片所产生的压降。因此,在超大处理量时,应优选流线型导流片作为井下油水旋流分离器的起旋结构。     

一种旋流+膜联合油水分离器流场数值模拟

相对于单原理油水分离方法而言,利用旋流+膜联合原理进行油水分离是一种新的油水分离方式。为提高井下油水分离性能,探讨一种联合原理的油水分离器。建立旋流+膜联合油水分离器的物理数学模型,并用数值模拟的方法计算其中的流场分布规律,针对不同分流比、入口流速和入口含油体积分数对其性能进行系统研究。结果表明：分流比的变化影响第一级和第二级出油口相汇流动规律,应用时应进行性能核算从而保证两级分离的效果;随着入口流速的增大,旋流+膜分离性能逐渐更优,若流速过低,则旋流+膜分离性能较差;随着入口含油体积分数增大,旋流所分离的油相占比减小,留给膜分离的油相占比增大,即含油体积分数较大时,旋流+膜联合油水分离的应用更有必要。     

双同向旋流场中液液变质量流动压降特性研究

轴流式井下旋流油水分离器是一种可用于油井中进行油水分离的新型分离器,在室内对影响其压降的因素(入口流量、分流比、含油率等)进行了试验研究。结果表明,与压降相关的无量纲参数Eu主要与Re_m、F和导流片结构有关。当导流片结构一定时,Re_m为主控参数。采用无量纲参数分析法还得到了压降的计算关系式,该关系式综合考虑操作参数、物性参数等对压降的影响,适用范围更广,为轴流式井下旋流油水分离器在井下应用时的压降预测提供了指导。     

基于“旋流+亲油疏水膜”工艺的井下油水分离实验研究

文中综合旋流+膜分离技术于一体，设计了一种井下“旋流+亲油疏水膜”分离装置。对这种装置进行了样机实验和相关性能研究，确定了膜的最优结构形式、膜与旋流复合的最优形式。研究结果表明：当将亲油疏水膜与旋流耦合时，膜外不用安装罩时油水分离效果更优；当将旋流油水分离的出油口与膜分离后的出油口连接在一起时，在出水口分流比较小时膜的存在对于促进油水分离效果较明显，出水口分流比较大时膜对于促进油水分离效果较不明显。