旋流分离技术模拟数值分析及应用

介绍了一种利用两相密度差的旋流分离器及旋流器工作过程。并对设计模型各个回路进行了可靠性验证。采用蒙特卡罗方法对模型中各回路的分布类型进行了抽样分析。由抽样分析结果拟合出的回路正态分布曲线,总结了各回路运行寿命所服从的分布类型。     

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。     

颗粒碰撞团聚对旋风分离器分离性能影响研究

采用自行设计的旋风分离器试验装置,通过循环加料的方法验证了旋风分离器内颗粒碰撞与团聚现象的存在,研究了入口含尘质量浓度、入口气速、操作温度等操作条件改变而导致的颗粒碰撞与团聚现象的变化对旋风分离器分离性能的影响规律。研究发现,颗粒团聚有利于细颗粒的分离;旋风分离器气固分离主要由离心力和颗粒团聚双重因素控制,对粗颗粒主要考虑离心力作用分离,对细颗粒主要考虑团聚作用分离。在研究分析基础上建立了包含离心力作用和颗粒碰撞与团聚作用的新的气固分离模型。     

不同锥体结构旋风分离器的分离特性数值研究

采用CFD软件FLUENT对3种排尘口直径不同的旋风分离器以及长锥型旋风分离器中的气相流动规律进行数值模拟,模拟结果与试验结果基本吻合.模拟结果表明,随着排尘口直径的减小,分离性能有所提高.长锥型旋风分离器轴向速度分布呈现与高效Stairmand型旋风分离器不同的不稳定分布状态,出现明显的短路流现象,通过改进其结构尺寸可得到稳定流场,从而提高分离效率.CFD数值模拟方法可以很好地预测旋风分离器结构尺寸变化对内部流场的影响.     

分离器中内部流场对分离性能的影响

对切向分离器和管道分离器的内部流场进行了激光多谱勒(LDA)技术的试验测试,得出了两种分离器的内部流场分布,确定了内外分离涡的分离边界。同时用计算流体动力学(CFD)数值模拟了两者的内部流场。根据两种结果,对目前广泛使用的分离模型进行了评论,即以Barth模型为代表的分离模型适合于切向分离器的性能预测,而Rietema模型却适合于管道分离器的性能预测。最后,对两种分离器进行了分离性能试验。论述了分离器内部流场对分离性能的影响。     

海上油田新型井下油水分离及回注工艺

海上油田进入中高含水期后,产出水的举升、存储和处理难度加大,费用增加,给海上油田节能减排带来巨大压力,部分平台设备负荷无法满足处理要求。通过研发新型井下油水分离器,设计配套工艺管柱,开发出一套适合海上油田的悬挂式井下油水分离及回注工艺。新型井下油水分离器最大外径为130mm,处理量达1200m3/d,整个工艺系统采用悬挂式三通接头装置建立流动通道,可以保证在井筒内建立大流量流动通道;配套的井下参数监测及调控装置可在地面完成油水分离器出入口压力及流量的实时监测和调控,以保证系统分离效率。该系统处理量大、结构紧凑,工艺与目前海上油田采用的电潜泵生产管柱工艺类似,大幅降低了作业及运行风险。     

双梯度钻井分离器设计及其分离效率的研究

针对目前双梯度钻井中分离器的分离效率低的技术难题,设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器.对过滤分离器的结构以及工作原理进行了介绍,基于分离器的结构,建立了工具的物理模型,依据给定的边界条件对其进行了强度校核,验证了工具的可靠性.根据工具的内部流场结构,建立了流体域物理模型,并结合多孔介质模型和欧拉多相流模型对分离...     

页岩气测试平台波纹板分离器的分离性能研究

页岩气测试平台排液测试期气流的饱和含水量大,分离器内部流体运动规律复杂,现场气液分离过程的分离效率不理想。为了得到波纹板分离器各参数对其分离性能的影响规律,建立了波纹板流道的数学模型,并推导出了波纹板分离效率的理论计算公式。为了对其理论计算公式进行验证,采用FLUENT软件对影响其性能的因素进行了分析研究。研究结果表明:在一定范围内增加波纹板入口流速或减小板间距时,波纹板流道各波段内气流的加速效果明显增强;液滴的运动轨迹与气流的高速区域基本一致,当液滴粒径增大至10μm后,波纹板分离器的粒级效率曲线变陡峭,增加波纹板入口流速或减小板间距可使曲线敏感点左移,波纹板分离性能明显改善,其分离效率最高可达90%。将波纹板分离效率模拟结果与理论计算结果进行了对比,发现多流道分离效率模拟值和理论值之间的最大误差为10%左右,从而验证了理论计算方法的可靠性。研究结果可为波纹板气液分离器的设计及应用提供指导。     

旋风分离器料腿临界直径的研究

以散料力学为理论基础，以控制旋风分离器的料腿中催化剂的状态、防止催化剂架拱、堵塞料腿、导致旋风分离器失效为重点，通过试验推导出一种旋风分离器料腿临界直径的设计方法，并与巴斯夫技术中的圆锥形料腿进行了对比，且得到验证。     

稳流构件对重力式油水分离器内流场影响的数值研究

应用Fluent软件中可实现k-ε模型及多相流混合模型,对重力式油水分离器内部的三维流场进行数值模拟,得到含3种整流构件的分离器内部流场流动规律,比较了含不同构件分离器的流动与分离特性。模拟结果表明,该方法可以较好地模拟出油、水两相在分离器内部的流动情况。结果显示,田字板式整流构件对流型的整流作用较显著,有效抑制了分离空间内的返混流动。改进后的上部不开孔田字板式整流构件的流动特性和分离特性均优于改进前结构。模拟结果说明,通过数值模拟方法得到的数据可为稳流构件的优化提供参考。     

油田气、液两相计量技术研究及应用效果评价

针对功图量油误差大,通过对CMS油气分离器改进,应用科里奥利质量计量技术,研制了适合三叠系油田油井计量的气、液两相计量装置,油气混合物经过气液分离器分离后,被分离成气相和液相两种状态,气相可通过气体流量计进行计量,液相由质量流量计进行计量,解决了气、液两相计量的难题。     

井下油气分离器分气效率影响因素

井下油气分离器的分气效率是评价分离器的重要指标,而影响分气效率的因素有很多。为此,先从理论上对包括气液比和流体流速在内的6个因素如黏度、分离器直径等进行了分析,并根据井下油气分离器的分气原理,建立了研究影响分气效率因素的实验流程。实验主要针对气液比和流体流速这2个因素进行了研究,实验结果显示:气液比越大,分气效率越高;流体流速越大,分气效率越高。实验结果验证了理论分析的正确性。     

高含凝析油集气站分离器运行参数数值分析

针对中原油田濮76断块沙三中气层现场凝析油产量异常偏低的现象,设计并开展了凝析气藏高压物性分析与分离器数值模拟实验,优化了濮76断块高含凝析油气藏的地面分离条件。高压物性分析表明,该区块凝析油质量浓度为523 g/m~3,属于高含凝析油气藏。应用PVT专业软件,拟合该区块流体的高压物性参数,并利用该软件的分离器模拟功能模拟了集气站分离器运行时的温度、压力和分离级数等参数,进行了相关参数的优化实验研究。研究结果表明:二级分离模式下,通过提高一级分离器压力,凝析油产量最高可以由目前的15.0 t/d达到25.1 t/d左右;三级分离模式下最高可以提高产量到26.1 t/d,相对于二级模式提高4%,结合集气站设备固化和区块控制储量较小的情况,二级分离模式更适合濮76断块集气站。     

抽油井防盗防气一体化技术

文留油田由于气油比高、液面高,油井能量较充足,一些不法分子常从套管偷油窃气,影响油井正常生产。针对这一难题,研制了套管防盗油密封阀,并配套应用了井下油气分离器与气举阀助流举升工艺技术。当气液经井下分离器分离后,气体进入油套环空,并在上部防盗阀将环空密闭的情况下,压力升高到气举阀打开压力时进入油管,使油套环空压力处于动态平衡状态,从而能够同时解决防盗、防气两大难题。现场应用取得了明显效果,为类似油田开发管理提供了一条新途径。     

深水高含水气田水下分离技术应用

针对海上油气田开发中遇到的高含水问题,分析国外典型油气田采取的解决方案。研究采用水下分离器方案开发海上气田尤其是深水气田的可行性和优势。针对南海某深水气田高含水的特点,研究不同水下生产流体外输方案和不同水下分离器布置方案的影响,从而确定最优化的水下分离器使用方案。对水下分离器的设计进行研究。总结高含水气田采用水下分离器方案需要考虑的问题。对水下分离器设计的研究有助于我国自主掌握水下分离器的设计技术,打破国外垄断。     

强吸气液分离器的设计和应用

气液分离器是石油天然气行业常用的设备,分离器的分离效果对于气田处理工艺有着非常重要的影响,传统的分离器分离原理单一,分离效果不很理想。文章介绍了强吸气液分离器的结构、试验结果和应用情况。强吸气液分离器是一种采用全新分离原理的分离设备．利用一个螺旋型通道,使气体从上至下或从下至上形成一种有序的强制旋流运动,在离心作用、吸附作用、聚结作用和重力作用下,使气液得到有效分离。经过试验．分离效果达到要求,已在国内推广使用。     

对油气分离器液面及压力控制的分析及改进

介绍了传统分离器的液面控制方法,对传统分离器液面控制方法中存在的问题进行了分析,提出了采用变压力液面控制方法的建议。该方法在分离器压力变化的情况下,控制天然气的流量,完成对分离器液位的调节,而不对分离器的压力进行控制。     

高含气井用潜油电泵气体处理器研制

潜油电泵系统在较高含气井中工作时,经常发生气锁,严重影响泵的性能和寿命.为了使进入潜油电泵的井液达到要求的气液比,目前是使用油气分离器,但是其分离效果较差,使用范围受到限制.介绍了一种新型高含气井用潜油电泵气体处理器.设计了特殊结构的叶轮、导轮、盖板和轮毂,组成混流通道,将高含气的井液处理为含气量低且流动性能如单相流的井液,使得该气体处理器具有比普通潜油泵更高的携气能力.现场应用表明：该气体处理器可使潜油电泵机组在气液较高的油井中稳定运行,效果显著.     

高油气比油井潜油电泵采油工艺研究

针对部分高含气油藏的特点，探讨使用潜油电泵的可行性。介绍了潜油电泵应用于高油气比油井的采油工艺技术。它主要由多级离心泵、双级分离器、保护器、潜油电机、护罩、沉降分离器组成。找出一种适合潜油电泵在高油气比油井中应用的采油工艺，进一步拓宽潜油电泵的应用范围和领域。     

深水水下分离器的试验研究

为了解深水水下分离器的工艺性能和分离效果,对其进行了室内试验研究。根据相似理论,制作了分离器试验样机。在给出试验流程和试验条件后,确定了3个试验目标,即气相逃逸量、液相流动和油水分离效率。试验结果表明,入口预分离构件内部形成较为稳定的气相流场,气相的分离效率在90%以上;布液管起到了布液和改变流向的作用;整流构件对液相流速进行了规整,分离器的油水分离效果和稳定性较佳,在重复性试验中,水中含油质量浓度和油中含水体积分数均稳定在较低的范围内。