含砂稠油卧式分离器数值模拟

目前对分离器的数值研究较广泛，但多是对不同构件下的流场模拟研究，缺少分析含砂稠油卧式分离器中颗粒的沉积率对分离器分离效率的影响。鉴于此，针对含砂稠油卧式分离器中油、水、砂的分离情况，建立卧式分离器的三维流场模型，数值模拟得到了分离器内的砂粒运动轨迹、油水分布情况及不同粒径的砂粒质量分数变化；分析了不同入口速度、稠油黏度、含砂质量分数对分离器分离效率及砂沉积率的影响。数值模拟结果表明：卧式分离器可以在内部挡板周围形成中等强度的旋转流场；稠油被砂粒吸附在周围，形成聚合团状物，可降低油滴的上浮速度，增大油滴上浮剪切力和摩擦阻力，从而降低分离效率；分离器内砂粒粒径小于110μm,砂粒不会沉积在分离器内，反之砂粒发生沉积的可能性逐渐增大；分离器入口速度大于1 m/s时，分离器的油水分离效率显著下降，砂分离效率逐渐降低；稠油的动力黏度越大，分离效率越低；随着含砂质量分数的增大，分离效率逐渐降低，砂粒的沉积率逐渐增大。研究结果可为稠油除砂分析中砂粒尺寸控制和分离器现场作业提供理论支撑。