XL10-1.0高效油水分离器

该分离器是采用液—液水力旋流分离原理研制成功的新型高效液—液旋流除油设备,其创造新点为:运用激光测速和计算机仿真等先进手段,研究旋流器内部流场分布,并在此基础上进行了旋流器内部结构设计;通过模型设计、模拟试验、工业性试验及现场试验,系统研究了旋流器的工作特性及性能影响因素之间     

适用于超低进液量的微型水力旋流器结构优化

针对超低进液量条件下油水旋流分离精度难以保障问题,提出了一种微型水力旋流器结构。借助3D打印技术试制微型水力旋流器样机,开展室内分离性能测试。基于Plackett-Burman设计对影响旋流器分离性能的主要结构参数进行显著性筛选,得出了结构参数对底流口含油浓度影响的显著性排序。结合最陡爬坡设计与响应曲面法,对显著性较高的结构参数与底流口含油浓度间的数学关系模型进行构建,基于最小二乘法对模型进行求解,确定出可提高分离性能的结构参数最佳匹配方案。对初始微型水力旋流器结构及优化结构开展不同分流比、处理量以及含油浓度条件下的分离性能对比实验,实验得出优化后结构在溢流分流比为30%,处理量为1.0 L/min,含油浓度为2%时质量效率最高,达到99.85%。优化后旋流器的分离性能明显高于初始结构,实验结果验证了响应面设计优化方案的准确性,同时也证明了设计的微型水力旋流器在超低进液量条件下油水分离的高效性。     

采出液黏度对旋流器性能影响的数值模拟

井下两相旋流分离器能够适应井筒内空间狭小的操作工况,实现油水两相在井下快速分离,具有分离速度快、效率高、结构简单等优点,有效解决大量产出水无效循环的难题。对大庆油田采出液不同含聚浓度样本进行流变特性分析,基于计算流体动力学软件FLUENT,采用雷诺应力模型(RSM),模拟分析了采出液黏度变化对井下两相分离旋流器速度场(切向速度、轴向速度、径向速度)、压力损失和油水两相分离效率的影响。结果表明:含聚浓度300～1 100 mg/L采出液在旋流器内的表观黏度约为2.5～35 mPa·s,随黏度增加,切向速度降低,35 mPa·s时,其最大值降幅16%;黏度对分离效率影响较大,9 mPa·s时,油水分离效率急剧下降为47.9%。     

新型油水分离装置—水力旋流器的试验研究

新型油水分离装置──水力旋流器的试验研究大庆石油学院夏治元，贺杰，蒋明虎水力旋流器作为液──液分离装置．已广泛用于含油污水处理及海上石油开发中。水力旋流器结构简单、重量轻、占地面积小、只相当于处理能力相同的其它设备体积的１／３０或１／４０；它没有传动...     

井下双级串联式油水分离器工作特性研究

井下双级串联式油水分离器的工作特性对于井下油水分离系统的工况诊断及调节必不可少。基于代数滑移混合物模型(Algebraic slip mixture model,ASMM)和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)模型,针对T228井井况设置相关参数及边界条件,研究井下双级串联式油水分离器的分流特性和分离特性,并与地面试验结果对比。结果表明,入口流量为80~200m3·d–1时,总分流比的范围随着入口流量的增大而增大,一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是确定的函数关系,底流含油质量分数随着总分流比的增大先减小后增大;额定工况下,第一级水力旋流器起主要分离作用,第二级对于进一步降低底流含油质量分数起关键作用;入口流量和总分流比的组合为(120~140 m3·d–1/0.36~0.74)、(140~160 m3·d–1/0.31~0.77)或(160~180 m3·d–1/0.33~0.76)时,底流含油质量分数不大于0.02%;数值模拟预测的分流特性与试验结果一致,预测的总分流比和底流含油质量分数的关系与试验结果定性一致。通过综合分析分流特性和分离特性,得出进行井下工况调节时入口流量和总分流比的合理范围,为现场试验提供指导。     

水力旋流器结构形式及参数关系研究

目前，水力旋流器在油田采出液预分离和含油污水处理中逐步推广应用。水力旋流器具有结构简单紧凑、效率高、体积及占地面积小等优点。对水力旋流器结构及参数关系进行了分析。通过改进与优选水力旋流器结构，得到旋流器单体的双入口结构理想型式为反涡线、大小锥段为圆弧过渡形式。同时简要分析了高次曲线与正余切曲线结构的锥段过渡形式，确定出合理的水力旋流器单体旋流腔长度为65mm。经过理论研究和对比试验发现，具有结构参数关系模型的水力旋流器较常规结构的水力旋流器有更高的分离效率。     

聚合物对旋流器内油滴聚结与分离效率的影响

为了研究聚合物对水力旋流器内油滴聚结与分离效率的影响规律,以螺旋导流内锥式旋流器为研究对象,利用群体平衡模型(PBM)方法对不合聚与含聚0.5‰工况下油水两相在旋流器内的速度场、黏度场、油滴聚结、运移特性及分离效率进行数值分析,并通过实验验证.结果 表明:聚合物的加入增大了水相黏度,使油滴在旋流器内最大停留时间与轴向运...     

固-液水力旋流器的人工神经网络模拟

文中用改进的BP人工神经网络(ANN)方法,建立了固-液旋流分离器的网络模型,实现了根据处理物性参数和分离要求进行固-液水力旋流器结构与操作工艺参数的全面设计,弥补了以往数学模型方法的某些不足,为固-液水力旋流器结构参数和操作工艺参数的优化提出了一种有效而简单的新方法。     

针对极群组破碎分离水力旋流器参数化研究

针对废旧铅酸电池极群组破碎后的铅膏与其他杂质分离问题,构建了固-液分离旋流器中液固两相流的湍流模型。揭示固-液分离旋流器溢流管的深入长度、溢流管管壁厚度、排砂口直径与预分离区域高度对分离性能的影响规律,利用正交试验对比进行了分析与研究。通过对正交试验设计方法进行对比分析,得出排砂口直径对旋流器分离效率影响最大,预分离区域高度次之,而溢流管管壁厚度最小。选择最优参数,建立旋流器数值模型,分析杂质体积分布情况,利用Fluent重新计算得到铅膏杂质的分离效率达到89.03%。建立优化后的旋流器实验样机,将得平均分离效率与数值仿真结果进行对比,最终相对误差较小,仿真模型合理。     

轴流式两级一体化水力旋流器结构参数优选北大核心CSCD

为实现采油井筒井下等有限空间内开展油水高效分离处理,设计了一种新型轴流式两级一体化水力旋流器,对旋流器9种不同结构参数对分离性能的影响规律进行了系统研究,并对结果进行了试验验证。依据各结构参数对旋流器分离效率的影响,确定了最佳结构参数,获得最高分离效率为96.38%、溢流压降为89.42 kPa;重点对二级稳流锥角参数变化对质量效率影响并不稳定的原因进行探究,研究发现特定的二级稳流锥角为12°时,在二级稳流锥角外壁面处不产生循环流,且在总溢流口上方位置会产生回流现象,从而可最大程度提高分离效率;旋流器内的循环流和回流也会影响压降的变化,增大溢流压降更有利于油相分离。本文研究可为轴流式水力旋流器的结构设计及实际应用提供参考。     

一种新型高压旋风式油水分离器数值模拟研究

针对20MPa高压压缩空气的气液分离,在pg250油水分离器的基础上增加螺旋导流板结构,设计了一种新型油水分离器;在考虑液滴破碎和不考虑液滴破碎的情况下,分别运用CFX软件对该分离器内部气液两相流动和分离效率进行了数值模拟,并与其他学者的研究成果进行对比。模拟结果表明:考虑液滴破碎时的气液分离效率低于不考虑液滴破碎时的分离效率,液滴破碎显著影响气液分离器的分析效率;存在一个最佳进气速度,使分离效率最好;进气速度越大,分离器的压力损失越大。该新型油水分离器分离效率相比pg250油水分离器而言有了明显提升。     

内嵌小锥结构固液分离旋流器磨蚀的数值模拟

为提高旋流器耐磨性能,延长旋流器使用寿命,提出了一种新型旋流分离器。基于CFD,应用ANSYS软件中RSM模型和DPM模型,对其壁面磨损及内嵌小锥磨损进行模拟研究,并和普通旋流器做了对比分析。模拟结果表明:对于内嵌小锥结构固液分离旋流器,由于内嵌小锥的设计,不仅磨损程度大幅度降低,磨损范围也明显减小,体现出内嵌小锥结构固液分离旋流器具有重要的工程实用价值。     

溢流管开缝对旋流器分离性能影响研究

针对水力旋流器分离过程中溢流管内部流体高速旋转造成的大量能量损失，基于压降机理，增加溢流管过流量可降低旋流器内部流体动能损失，将直径为100 mm型号旋流器溢流管设计为：水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的渐缩开缝型溢流管。选用多相流VOF模型和雷诺应力模型（RSM）计算不同型号旋流器的分离性能，对旋流器内部速度场、压力场进行了细致分析，并在相同实验条件下对改进前后的水力旋流器进行物料分离实验，研究新型水力旋流器节能效应。结果表明：压降降低主要与轴向速度、切向速度衰减、压强降低梯度有关。入口流量在880～1 000 mL/s范围内，溢流管水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的旋流器与常规旋流器分离效率基本趋同，且在入口流量为980 mL/s时分离效率达到最高，此时相较于常规型水力旋流器压降降幅率分别为23.79%、11.65%、26.46%，节能效果显著。     

不同流量条件下导叶式液—液水力旋流器流场测试

在对导叶式液一液旋流器进行分离性能试验研究的基础上,应用APV激光测试技术在不同流量条件下对该类水力旋流器内部流场进行了测试,从流场的角度进一步分析了人口流量这一操作参数对水力旋流器分离性能的影响,为水力旋流理论的研究提供了新的思路。     

水力旋流器结构参数优化研究

水力旋流器主要用于钻井作业过程中清除从地层返出的钻井液携带的岩屑砂粒,本文针对钻井液除砂采用的固液水力旋流器存在的不足,利用Fluent软件对四种不同结构参数的水力旋流器进行优化仿真,研究不同结构参数时旋流器流场中的静压力、切线速度及分离效率的变化规律,研究结果有助于提高旋流器的分离性能。     

分散相在水力旋流器内分离效率的数值模拟研究

依据计算流体动力学(CFD)的计算方法,采用CFD软件包FLUENT对水力旋流器的气-固-液三相流流场进行了数值模拟研究。追踪了水力旋流器中颗粒相的运动轨迹,根据模拟结果研究了操作参数、结构参数与分离效率的关系并利用正交试验法对影响分离效率的各因素进行综合评价。文章最后针对研究的局限性提出了自己的展望。文章为更深入地研究水力旋流器的多相流动提供了基础和参考。     

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。     

油水分离用复合式水力旋流器结构设计

通过改进油水分离结构配置形式，优选主要构件的设计，提高了油水分离用复合式水力旋流器的分离性能，获得了理想的分离效果。     

不同入口形式油水分离旋流器数值模拟的对比分析

基于计算流体力学(CFD)软件Fluent中的雷诺应力模型(RSM),对4种不同单向入口油水分离旋流器进行数值模拟分析,对比了4种结构的压力损失、湍流强度、切向速度和除油效果。结果表明,入口结构对油水分离旋流器的分离性能影响较大。在本研究范围内,收缩形入口旋流器(结构B)分离效率最低,为83.2%;螺旋线形入口旋流器(结构C)的分离效果最理想,可达到92%以上,且压力损失和能量消耗比渐开线形入口旋流器(结构D)的小。本文可对油水分离旋流器入口结构的设计和改进提供参考。     

重力式气液分离器结构优化及分离性能数值模拟

针对石油开采过程中的高含气问题,油田通常采用重力式气液分离器将气相从气液两相流中分离出去,减少进入抽油泵流体的含气量,提高采油效率。通过运用CFD数值模拟方法对重力式气液分离器进行数值模拟,分析了重力式气液分离器工作原理,计算了重力式气液分离器结构参数对分离效果的影响,结果表明:重力式气液分离器外管内径、中心管外径是影响分离效果最主要的参数,外管内径越大、中心管外径越小分离效果越好。此研究成果可为设计和制造重力式气液分离器提供理论支持。