双支T形管内油滴聚结破碎特性分析

现有研究未对T形管内油滴的聚结破碎情况做进一步分析,且采用PBM模型研究双支T形管内油滴聚结破碎特性的研究尚未见报道。为此,采用CFD-PBM耦合方法对双支T形管内油滴聚结破碎行为及分离特性进行数值模拟分析,同时开展室内试验对模拟结果的准确性进行验证。研究结果表明:T形管支管内的油滴粒径大小受湍动能变化影响较大,湍动能由0.64 m~2/s~2减小到0.36 m~2/s~2时,油滴粒径由300μm增加到460μm,呈聚结状态,而湍动能由0.36 m~2/s~2增大到0.60 m~2/s~2时,油滴粒径由480μm降低到360μm,呈破碎状态;随支管高度的增加,其内部湍动能逐渐减弱而油滴粒径却逐渐增大;靠近入口的支管Ⅰ内部油相体积分数明显大于支管Ⅱ,且同一支管内左侧的油相体积分数也高于右侧;双支T形管的分离效率随支管出口分流比的增大呈先升高后降低的趋势,当分流比为50%时,分离效率达到最大值30.2%;最佳分流比条件下,处理量在2～4 m~3/h范围内变化时,T形管的分离效率呈逐渐降低趋势,由32.5%降低到25.0%。研究结果可为T形管结构的优化设计提供一定的理论指导。     

T形多分支管结构参数对气液分离特性的影响

T形多分支管作为新型气液分离构件,具有紧凑、稳定、经济等优点。采用混合k-ε湍流模型与欧拉多相流模型对T形多分支管中的气液两相流动进行了模拟分析,考察了其结构参数的变化对分离性能的影响。结果表明,结构一定的T形多分支管,确定的进出口边界条件决定了唯一的水力平衡系统,流体所具有的能量在管路中自由分配直至达到平衡,分流促进了气液两相的分离。分支管间距增大,能使气液两相分离效率得到显著提高,但增幅逐渐降低;分支管高度、管径增大时,分离效率均呈现先增大后减小的趋势;分支管结构参数的变化促使流体流动方向发生改变,进而影响分离效率。     

T形多分支管油水流动与分离特性影响因素研究

T形多分支管依据油水的密度差异进行油水分离,具有集约、连续、经济等优点。对T形多分支管中的流速及相分布进行数值模拟,结果表明:较大的混合流速不利于油、水在分支管间的稳定沉降,分离效率随着混合流速的增大而减小;分离效率与分流比有关,在与入口含油体积分数对等的分流比(即含油体积分数为40%时,分流比为4∶6)窄区间,具有较高的分离效率。为了保证T形多分支管后续的污水处理工艺能够顺利实施,推荐油水出口分流比要略大于理论分流比。分支管数目的增多,可以多元化改变分支管内的油水流动方向,为油、水提供更多的分流通道,促进循环及分离。     

含砂石油对管道冲蚀的CFD模拟

应用Fluent软件,模拟含砂石油对三通管的冲蚀行为,找出三通管易发生磨损的位置,分析了管道放置方式、入口方向、速度和颗粒质量分数等对三通管冲蚀的影响。研究结果表明,当以三通管的支管为入口时,对于竖直放置的三通管,与入口方向正对的外侧壁面的磨损最严重,且下侧出口主管的磨损率要大于上侧出口支管的磨损率;对于水平放置的三通管,2个出口支管的磨损率基本相同,但重力的影响使管道底部的磨损比顶部的磨损严重;当以三通管的主管一端为入口时,磨损较严重的区域是三通管交汇处的2个拐角;磨损率随着速度或颗粒质量分数的增大而增大,但三通管最大磨损率的位置与速度和颗粒质量分数无关。     

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。     

重力式井下油水分离确定分流比的实验研究

为深入研究井下油水分离同井回注技术,根据水力学相似原理,在几项基本假设的前提下,开展了油水分离室内管流模型实验和室内井筒模型实验,对自然重力式井下油水分离确定分流比进行了实验研究。实验结果表明,在分离效果一定的情况下,分流比随油井产流量、含油量的增加而增大;在φ139.7 mm(5(1/2)英寸)套管和φ73 mm(2(7/8)英寸)油管的井筒环空模型中,产液量小于50 m~3/d时,分流比可小于0.7,分离效果较好,而当注入液量大于130 m~3/d时,油水几乎不能分离。     

复合T形管稠油-水相分离特性模拟

复合T形管作为一种新型两相分离器,因其紧凑性、封闭性、简洁性特点而日益受到重视。以稠油和水为模拟介质,采用mixerκ-ε湍流模型及欧拉多相流模型,分析了不同结构参数(入口段长度、分支管间距、高度)下复合T形管内稠油-水两相流动与分离特性。结果表明:在给定的边界条件下,合适的入口段长度对油水有效分离至关重要;分支管间隔的增大使得下出口含油率显著下降,油水分离效率得到提升;分支管高度变化对油水分离效率影响很小。     

中心管分流式含水率计数值模拟研究

为解决特高含水率下含水率计测量精度相对不高的问题,研发了中心管分流式含水率计。应用有限元分析软件模拟井筒采出液高含水、不同流动情况下在分流式含水率计内的持水率及含水率计进液口油水分布,并与室内实验结果进行比较。对比结果表明:油相主要以环状流形态进入分流式含水率计内部流动通道,RNG k-ε湍流模型适用于分流式含水率计内持水率的仿真计算,当含水率在80%以上,流量在10～60 m3/d时,持水率仿真结果与室内实验值最大相对误差仅3.03%,此结果为中心管分流式电导含水率计结构模型优化提供了参考依据。     

T形管内雾状气液两相流相分离特性研究

针对管汇系统中普遍存在并联引出管内气液两相流量分配不均及气液比例不同的现象,开展了 T形管内雾状气液两相流相分离特性研究.通过数值模拟研究,得到了水平T形管内两相流动特性、轴向压降变化规律及相分离特征.研究结果表明:空气-水雾状流在T形管水平主管分流处的流速与压力急剧变化、相分离现象显著,而在远离分流处,流速稳定、压力...     

水平管气液两相分离流相间水力摩阻系数计算

在大型多相流实验装置上研究了水平管气液分层流和环状流流动特性,采用气相动量方程求解了气液相间摩阻系数,与已有的经验公式进行了对比分析,建立了适于水平管气液两相分离流相间水力摩阻系数的计算方法。在分层流水力计算中可以采用Shoham&Taitel公式计算气液相间水力摩阻系数,在环状流水力计算中推荐采用Laurinat公式计算相间摩阻系数。     

同向出流气液分离器流场分析及结构参数优选

为解决常见的气液分离器气相出口含液量大和管汇连接复杂等问题,提出了一种新型同向出流式气液旋流分离装置。该装置能有效降低气相出口的液相含量,主要针对其不同结构参数开展了数值模拟及试验研究,并完成了结构参数的优选。研究结果表明:影响气相运移速度及分离性能的最佳内锥角度为2°,最佳进气孔角度为30°,最佳脱气效率模拟值为96%;随着内锥角度的增大,气相溢流管内的轴向速度呈先上升后下降的规律,内锥角度为2°时,轴向速度最大达到0.58 m/s;随着进气孔角度的增大,气相溢流管内的轴向速度基本呈上升规律,进气孔角度为30°,轴向速度最大达到0.60 m/s;优化后的气液分离器结构适用于含气体积分数区间为15%~30%,最佳分离效率为92.6%。研究结果可为同向出流气液分离器的工程应用提供理论指导。     

轴流式气-液旋流分离器分离特性

针对内部设有中心体的轴流式气-液旋流分离器,根据液滴在分离器内部旋流场的受力情况,建立分离器分离效率模型。实验发现,当液滴直径大于10 μm时,通过理论模型求得的液滴粒级分离效率与实验值吻合较好;在一定气速范围内,减小导流叶片出口角、增加中心体直径以及减小排气管直径均能够提高分离效率,即对于一定结构的分离器,存在相应的临界气速能够使分离器的分离效率达到最大值,随气速继续增大,分离效率呈下降趋势。根据实验结果提出分离器在不同工况下的设计准则,当气速高于临界气速时,为保证分离器分离效率,维持较低压降,设计导叶出口角为45°,中心体直径与筒体直径比为0.5,排气管直径与筒体直径比为0.85,分离器长度与筒体直径比为3。当入口气速低于临界气速时,可根据理论模型对分离器结构参数进行调整。     

降低气液分离集成装置携液率现场试验研究及应用

气液分离集成装置广泛应用于长庆油田中小型站场,但生产运行过程中发现存在气液分离效果差,导致气体管路积液、冻堵,加热炉火嘴液堵的现象。通过采用故障统计方法确认了导致伴生气携液率高的主要原因在于气液分离集成装置自身的分离效果较差。通过采用关联图法进一步确认装置伴生气携液率较高的影响因素后,对集成装置的结构采取了延长排液管、分液包增设液位检测器、取消气液平衡管、改动气体管路结构等措施,使改进后的气液分离集成装置携液率低于2%,有效地保证了正常的生产运行。     

新型高效离心式气液分离器设计与试验研究

针对常规离心式分离器进行结构改进,开发出新型离心式气液分离器。通过试验证明,该分离器解决了在一定压力下气液分离经常出现的气、液夹带现象,改善了气液分离用离心式分离设备气、液2相流的流场,使分离器对于气、液2相混合流中粒径在3~8μm以上的液体组分分离效率达到90%以上。     

海洋油气开发用水下紧凑型多相分离技术

海底多相分离技术是海洋油气开发中海底处理技术的核心,也是水下生产系统的重要组成部分。世界知名石油公司近年来非常重视水下紧凑型多相分离技术,研制开发了多种新型水下紧凑型多相分离技术和设备。介绍了海底立式沉箱类分离器、立式容器类分离器、卧式单根盘管式分离器、立式多管分离器等的结构和工作原理,并介绍了研发历程和相应的工程案例进展。部分侧重于进行油井产出液气-液分离用的技术方案打破了多相分离器设计的传统思维模式,为国内相关人员自主研发紧凑型多相分离技术提供了参考指导。     

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。     

高含水采出液T形管分离器的流场数值模拟

传统的油田集输工艺损耗能量大,运行成本高.鉴于此,基于Fluent数值模拟软件,采用RNG k-ε湍流模型和欧拉多相流模型对T形管分离器的流场特性以及油水分离过程展开研究.研究结果表明:油水两相速度分布规律基本相同,在主管中沿流动方向速度逐渐降低,分支管中速度最大,水相在主管顶部区域速度较小,在汇管中上述分布趋势更加明...     

一种新型井下三级高效气液分离器分离特性实验

为解决高气液比油井井下气液高效分离的技术难题,开发设计了一种适用于多流型流体的井下三级高效气液分离器,建立了一套用于多流型的气液两相实验评价系统,实验中分离器入口液相流量为5～300 m³/d,入口含气率为5.0%～94.1%。实验研究结果表明,内筒体和外筒体之间的液位高度是保证分离器高效分离的关键指标。液位高度控制在合理临界液位下可实现在宽流程、高含气率、多流型,特别是振荡流型下气液混合物的高效分离,同时验证了该分离器具有较强的自适应能力,入口含气率在26.7%～94.1%范围内变化可实现高效的气液分离效率。该技术实现了井下小尺寸空间、高含气率、宽流程及多流型工况环境下气液高效分离,为海上油气田高含气井况电泵排液/举升的平稳运行提供有效解决方案。     

天然气脱水脱烃用SM系列分离器的研究与应用

Shell石油公司研发的SM系列分离器是一种高效的脱水、脱烃设备,对其发展历程、结构组成和工作原理进行了系统的总结,结果表明,采用重力分离与高效内构件相结合的SM系列分离器具有分离效率高、构件模块化等优点,适用于天然气脱水、脱烃装置。针对SM系列分离器开展的气-液分离应用基础研究,有助于了解其内构件工作情况及分离器内液滴平均尺寸分布情况,可为分离器内构件的结构优化设计和分离器性能的进一步提升提供参考。     

井下复合式气液分离器的研制与应用

为了减少气体对泵的影响,提高抽油泵泵效,研制了井下复合式气液分离器。该气液分离器将重力分离和旋流分离有机地结合在一起,能使含溶解气的油流产生搅拌、转向和速度突然增加等效果,有助于游离气的析出,实现油气的高效分离,可大大减少气体对泵的影响。现场应用表明,复合式气液分离器可使油流中的自由气在进泵前分离出来,通过油套环形空间排到地面,减少气体对抽油泵的影响,特别对高含气井有较好的气液分离效果。