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。     

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。     

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。     

液—液水力旋流器的结构类型及特点

介绍了液－液水力旋流器的几种主要结构类型,包括常规静态水力旋流器、固定式静态水力旋流器、转动式水力旋流器和动态水力旋流器等,并就各种类型水力旋流器的简要结构、工作原理、主要特点、应用场合和分离效果等做了分析,指出并非某一结构为最佳结构类型,在实践中应当根据实际应用场合的条件的不同,合理选择水力旋流器的结构类型,以在获得最佳处理效果的同时,充分发挥水力旋流分离性能。     

油水分离旋流器的模拟分析与结构优化

根据计算流体动力学(CFD)的原理和方法,以流场数值模拟为基础,利用大型流体计算软件对油水分离旋流器内流体的运动规律进行了模拟分析。在模拟分析基础上,以提高分离效率为目的对油水分离旋流器的入口流道形式、溢流出口直径和旋流腔长度进行了优化设计。在实际应用中,应用计算得到的优化结构,可以提高旋流器分离效率8%左右。     

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。     

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。     

气液分离旋流器试验研究

针对气井积液停产,设计了一套井下气液分离产出液回注系统,系统采用气液旋流器进行气、液分离,并在井下应用旋流器进行地面模拟试验;根据气动式雾化喷嘴原理,设计了气液混合雾化装置,在实验室模拟了井下气、液的存在状态;通过对供液流量的控制,分析了不同气、液比情况下的分离效率、分流比和压力损失.     

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。     

集输系统不停产旋流除砂器优化设计

油田含砂污水的固液处理一般采用水力旋流分离器.为降低分离成本和提高分离效果,对固液分离设备--水力旋流分离器的优化设计进行了探讨.文章介绍了优化设计的基础计算依据、计算方法、结构参数和数学模型.实际应用表明,在集输系统密闭除砂装置中使用优化的旋流除砂器,不但除砂效率高,分离粒度细,而且生产工艺先进,设备结构紧凑,运行费用低.     

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。     

论水力旋流器流场数值模拟中湍流模型的选择

在水力旋流器数值模拟研究的过程中，湍流模型的选择非常重要。对同一水力旋流器在相同参数条件下分别选择不同湍流模型进行了模拟，并将模拟结果与实验结果进行了对比。由于RSM模型（The Reynolds Stress Model）尽可能多地考虑了影响雷诺应力的因素，特别适合于模拟高速旋转流体，只要处理合理，模拟结果与实验测试结果的误差一般不超过10％；而κ-ε模型的模拟结果与实验测试结果相差太大，不适用于水力旋流器流场模拟。因此，在设计研究各种类型的水力旋流器时，首先推荐采用RSM模型模拟水力旋流器流场，根据工程目标，对水力旋流器结构进行优化设计，减少物理模型的实验，缩短研发周期，降低研发成本。     

入口面积可变式旋风分离器的性能

当旋风分离器的进气流量(Q_in)小于设计流量时,分离效率会大幅降低。对此,笔者提出通过改变入口面积来保持或提高分离效率的解决方案。首先,以PV型旋风分离器为对象,通过冷态实验,对比了2种入口面积改变方式与分离效率的关系。结果表明,随着进气流量减小,入口面积减小可有效提高分离效率,且侧堵入口(BS型)的效果优于横堵入口(BT型)。流场模拟结果表明,与BT型旋风分离器相比,BS型旋风分离器的切向速度更大,径向速度峰值更小且更均匀,因此其分离效率更高。其次,设计了1种入口面积可变式(VIA型)旋风分离器,确定了入口面积调节方法,并测试了其分离性能。结果表明,当进气流量从最佳进气流量递减时,因其入口面积可随之变小,入口气速基本不变,而分离效率不降反升,并在实验范围(Q_in为2300~9700 m³/h)内一直保持较高的水平。     

基于双旋流的油泥分离器数值模拟

针对兴中油泥含油量高、含渣量低的特点,提出一种新型的双层旋流器结构来进行油-水-颗粒的三相分离.采用数值模拟的方法进行研究,选择混合模型和k-e模型对单层旋流器和3种不同进口型双层旋流器的分离效果进行模拟,分析各旋流器的结构对压力分布、油水分布和油泥颗粒分布效率的影响.结果表明:入口流量为40 m3/h,即入口流速为6...     

油水旋流分离器流场模拟分析与研究

采用流场模拟方法研究了油水混合物在旋流分离器中的流动状况,湍流模型采用多相流中湍流Reynold应力输运方程模型(DSM),基本方程的离散和求解采用SIMPLEC算法。利用计算流体动力学(CFD)分析程序,对油水旋流分离器进行了计算与分析。结果表明:模拟流场的特征与理论描述和物理实验所得到的特征一致,并定量分析了流量对压降、流体粒径对分离效率的影响及其应对措施。所用方法为深入揭示旋流分离器中油水的分离规律提供了有效手段,可用于预测和分析旋流分离器的分离性能,结构优化及揭示特性参数影响旋流分离器性能的规律。     

油井产液除砂旋流器试验研究

在大罐中自然沉降的除砂方法已不能适应油井产液除砂的要求。为更新油井产液除砂装置，尝试用旋流器来为油井产液除砂。油井产液除砂旋流器与钻井液除砂旋流器虽然工作原理和用途都基本相同，但由于油井产液的粘度及国相粒度分布的特点，油井产液除砂旋流器的设计必须建立在试验的基础上。通过试验，分析了旋流器的分离效率和底流口砂液含砂浓度与旋流器的水力参数和几何参数的关系，并得出了结论：旋流器用于油井产液除砂是可行的；提高分离效率和底流口合砂浓度的途径是降低油井产液粘度，适当提高旋流器进液压力，适当减小底流口直径，改善底流口结构。     

催化裂化提升管反应器出口快分构件优化

针对京博石化一套FCC装置内粗旋结构,提出了一种内置导流板的粗旋结构,并采用Fluent软件对优化模型内气相流场、颗粒运行轨迹及分离效率进行数值研究,并与现场粗旋进行了对比。模拟结果表明:优化模型内切向速度呈驼峰分布;轴向速度呈马鞍形分布;压力分布呈轴对称分布,其沿轴向基本不变,而是随着半径的减小而降低。与现场模型相比,优化模型的切向速度、轴向速度都有所提高,有利于气 固的分离;压降有所降低,提高了旋风分离器的性能;分离效率主要是对粒径范围5~20 μm的颗粒提高较大。此外,随着入口速度的增大,其分离效率增大的同时压降也增大,因此需综合考虑。     

油水旋流分离器入口结构优化研究

采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法,对涡线形曲面入口、阿基米德螺旋线形入口等9种油水旋流分离器入口结构形式的内流场和分离特性进行了试验研究,得出比较理想的4种优化入口结构形式。进一步的优化设计和性能试验表明,阿基米德螺旋线是一种较好的入口结构形式,采用这种入口结构形式优化设计的油水旋流分离器试验研究结果表明,阿基米德螺旋线和旋流腔之间实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。