LD5-2原油油水分离研究

以LD5-2海上稠油为研究对象,研究了该油田在开采过程中存在的油水分离问题。通过分析LD5-2采出液及原油性质,探讨了稠油油水分离动力,并考察了温度、电压等参数对油水分离工艺的影响。研究结果表明:LD5-2原油具有特稠油的性质,粘度高、常温难以流动,同时又具有较小的油水密度差,造成油水分离困难;通过优化,在温度130℃、破乳剂A1用量400μg·g~(-1)、电压1 200 V、停留时间45 min条件下原油脱后含水可满足5%的外输要求;油水分离温度、电压及破乳剂对LD5-2脱水效果影响较大;40%含水的采出液粘度存在突增现象,应予以重视。     

高含水期稠油降温集输回油温度确定研究

稠油开采进入高含水期,采出液综合含水率高达80%以上,高含水使得采出液管流特性发生变化,常温或者降温集输成为可能。分析了高含水期稠油油水混合液的物性,研究了高含水期采出液稳定原油含水率。分析了井口回油温度限制因素以及安全回油温度的确定方法,提出将高含水稠油粘壁温度与油品凝点之间的范围作为安全回油温度的取值范围。     

稠油注蒸汽热采储层保护及改善措施的研究

稠油注蒸汽热采会对储层产生伤害作用,影响原油采收率。本文从降低蒸汽pH值和防止蒙脱石膨胀的角度利用室内物理模拟手段研究稠油热采储层保护措施,并通过配方筛选,优化出合理的化学剂配方,不仅能够有效保护储层,还能降低油水界面张力,改善稠油热采开发效果。     

稠油油藏水驱转蒸汽驱相似物理模拟研究

合理的水驱转蒸汽驱的开发方式将使稠油油藏发挥最佳的开发潜能.针对普通稠油油藏在注水开发中后期的采收率低及高含水情况,本文以相似准则思路建立物理模型,进行了水驱转蒸汽驱物理模拟研究.同时进行了相关机理研究.结果表明,稠油油藏随温度升高,原油粘度下降,启动压力下降,油水两相共渗变宽;在水驱过程,随着油藏的含水级别上升,原油粘度也上升,采收率低;在转注蒸汽后,随着注入量的增大,在水驱采收率的基础上较大幅度提高了采收率.研究指出油藏转蒸汽驱的有利时机是油井含水级别较低时.同时,为研究单一薄层稠油油藏直并与水平井联合蒸汽驱开发效果,进行的不同方案蒸汽驱实验,结果表明,对于薄层蒸汽驱,直井与水平井开采效果要优于直井开采效果.该研究对稠油油藏水驱转蒸汽驱提供了新思路,对类似稠油油藏开发方案具有重要意义.     

针对渤海稠油热采添加剂的研制与性能评价

针对渤海某区块稠油热采时油水乳化使粘度迅速增大,严重降低了原油采收率的问题,针对该区块原油的特性,实验室合成了两种热采添加剂,一种二嵌段聚醚类热采添加剂HY,一种酚醛树脂类热采添加剂FW。将两种添加剂与已成熟使用的表活剂KLD-10复配出一种适用于该区块的新型热采添加剂。其最佳使用工艺条件:浓度为0.35 mg/L,最佳破乳温度为90℃,最佳pH为7。在此条件下其新型热采添加剂对渤海某区块稠油乳状液的最大脱水率可达92.7%。此外。新型热采添加剂具有良好的防止油水乳化作用,实验条件下其可降低渤海某区块稠油乳化含水88.3%。     

华北油田稠油油藏采收率计算方法综述

本文通过对油藏水驱采收率的计算方法:水驱曲线法、油水粘度比法、童氏图版法、波及系数矫正法等进行了归类对比分析,针对华北油田稠油油藏水驱采收率计算的基本原理和适用条件,形成了适合计算华北稠油油藏水驱原油采收率方法,优选出目前较为适合的的原油采收率计算方法,回归得到研究区块的采收率计算公式,计算得到了华北油田某普通稠油油藏原油采收率。     

水平管内水环输送模拟稠油减阻特性

基于自主设计加工并搭建的水环输送稠油减阻模拟管路系统,采用500^#白油模拟稠油,试验研究了稠油在水环作用下的水平管流阻力特性,分析了油相表观流速（0.3～1.0m/s）、水相表观流速（0.11～0.72m/s）及入口含水率（0.13～0.49）对水润滑管流流型特征及减阻效果的影响。结果表明：环状水膜可有效隔离并润滑油壁界面,油-水两相流流型总体上呈稳定的偏心环状流结构;水环输送可大幅降低管道输送过程中的压降,其压降值仅为相同油流量下纯油输送压降的1/55～1/27;当入口含水率为0.13～0.27时,水环输送的效能显著,输油效率均高于40;油相表观流速和入口含水率的增加会增大单位管长压降,降低水环输送的减阻效果和输油效能。     

Y型管式油水分离结构分离特性仿真分析

管式油水分离技术具有占地面积小、分离效率高、成本低等优点,基于管式油水分离原理,设计一种Y型管式油水分离结构,利用Fluent数值模拟软件,采用标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型,对Y型管内部流场特性以及外部参数对分离效率的影响进行了研究。结果表明,Y型管对流体扰动小,内部流场特性稳定不易产生涡流,能够实现油水分离,支管与主管交汇处存在油水分离现象;油水分离效率随着油滴粒径的增大而逐渐提高,油滴粒径越大越利于油相上浮聚集在Y型管上层,能有效提高油水分离效率;入口速度对油水分离效果的影响很大,速度越大,油相上浮时间越短,Y型管的分离效率越低;分离效率随支管分流比的增大而增大,当入口速度为0.5 m/s时,分流比超过0.4后,分离效率不再增加。研究结果为油水分离提供了新思路,可为Y型管的设计提供理论参考。     

不同入口设计的井下旋流除砂器流场数值模拟

针对井下原油防砂问题,提出了3种不同入口方式的内外双级旋流器串联式除砂器的结构模型并介绍了它的工作原理。利用TGrid程序,采用四面体网格对除砂器整体进行了网格划分,确定出边界条件。采用FLUENT软件三维数值模拟的方法,对不同入口方式的除砂器速度场、压力场、分离介质运动迹线的分布特征和介质相分布特征的数值模拟进行了研究,分析了内部分离介质流动特征对分离性能的影响。通过模拟发现除砂器内部的螺旋翅片引导流体产生涡旋流动,可以实现固液分离的目的,与传统旋流器相比,没有形成空气柱,从而使得内部流场更加稳定,有利于介质分离。不同的入口方式对除砂器内部流场产生不同的影响,切向入口时更有利于旋流的形成。     

脉动流对油水分离器分离性能的影响

当前,入口流量对油水分离器分离性能的影响主要局限于稳态分析,忽视了瞬时流速的脉动变化对分离效率和压降的影响,难以确定脉动流对分离性能的影响程度。为解决这一问题,结合生产实际,开展了脉动流对分离效率和压降影响程度的数值模拟和实验研究。以周期1s、脉动峰值0.1m/s的脉动流速和分流比为输入变量,探讨脉动流对速度、压降和油相体积分数的影响,得出了确切值,并对分离效率和溢流压降进行了实验验证。结果表明:脉动流引发的脉动合速度和切向速度的波动范围均在10%以内,溢流压降平均值的波动范围在7%以下,分离效率提高0.3%左右;脉动流产生的速度和压降的增量随着入口脉动幅值的变化而变化;脉动流对分离器分离性能的影响程度较弱,油水分离器对脉动流的适应性较强;脉动条件下的油水分离是一个动态累积过程。     

不同操作参数下动态水力旋流器内部油水两相流动的数值模拟

根据计算流体动力学(CFD)的方法,应用Fluent软件对动态水力旋流器内部油水两相流场进行数值模拟,考察了不同入口流量及转筒转速下旋流器内速度场与油水两相的分布情况。结果表明:动态水力旋流器内切向速度呈双涡结构(准自由涡与准强制涡);轴向速度明显小于切向速度且不存在零速度包络面,油相集中于旋流器轴心形成油核,随着流量及转速的增加,各相速度及中心油核浓度均增加。     

柱形旋流器油水分离效果研究

建立了一套柱形旋流器油水分离实验流程。通过改变油水两相泵入速度、溢流口流量等操作参数,得到了入口流速、分水率对分离效果的影响趋势,并比较了二级柱形旋流器并联和串联两种连接方式的分离效果。结果表明,一定结构的柱形旋流器存在最优的入口流速和分水率;在2.8 m/s的入口流速下,二级柱形旋流器并联油水分离效果最好。     

水平渐变管内油水两相流模拟研究

为优化油气集输管道局部管道结构,采用计算流体力学软件对水平渐变管内油水两相流进行数值模拟,对比不同含水率、不同入口流速条件下两相流流型,分析油水两相流在管道内的压力分布规律。结果表明,渐变管内油水两相流流型为水包油流型,管壁主要为油相润湿;渐缩管压力随流向位移持续下降,渐扩管先下降后上升再下降;整体压降速率与含水率成反比,与入口流速成正比。研究结果可以为优化稠油集输管网管道结构、降低管道流动能耗等油水混输问题提供参考。     

弯管内部油水两项流的数值模拟

在油井出油管道以及石化生产中,油水两项流是非常常见的现象。为了减少能耗、便于制订防腐措施,利用GAMBIT软件建模以及FLUENT软件的可实现模型对弯管中油水两项流的压力场和速度场进行模拟。结果表明,管内入口直管压力呈逐阶减小趋势;弯管内壁出形成低压区且又内向外逐渐增大;而速度分布正好与压力分布规律相反,恰好与自由涡流理论的模型相符。且通过对油水两项所占体积分数分别为30%、50%、80%三种情况的模拟得出,由于水密度大于油的原因,随着油相体积分数的下降,管内整体压强减小,整体速度增大。     

水力旋流分离器内流动和油水分离的数值模拟

The fluid flow and oil-water separation were simulated using a Reynolds stress transport equation model of turbulence in water flow and a stochastic model of oil droplet motion,Simulation results give the axial and tangential velocity components,the pressure and turbulence intensity distribution and droplet trajectories for a hydrocyclone of F type and a hydrocyclone proposed by the present authors.The flow filed predictions are in qualitative agreement with the LDV measurements.The results show that the proposed hydrocyclone has better performance than the hydrocyclone of F type due to creating stronger centrifugal force and lower axial velocity.     

水平圆管内油水两相旋流分隔性能分析与评价

油水分离后的测量技术广泛应用于石油开发、污水处理及化学工程等领域。如何实现快速高效的油水分隔,是精密测量领域的关键技术之一。目前,油水分隔器的结构形式较为多样,有必要开展不同分隔器的性能对比和评价研究。采用粒子成像测速技术、分隔性能实验及数值模拟等方法,对三种不同结构水力旋流器的分隔性能进行对比分析,形成了一种用于水平圆管内评价油水两相分隔性能的计算方法。结果表明,螺旋流道和导流叶片式旋流器可使流场的轴心区域形成回流,两种结构存在不同尺寸的零轴向速度包络面。入口雷诺数为6.68×104时,导流叶片结构后端流场的切向速度最大,但随着轴向距离增加,切向速度衰减程度增大,在500 mm轴向长度内切向速度最大值衰减94.05%。螺旋流道结构形成的油核在圆管轴心处体积分数最大,聚集程度更好。为了对不同结构旋流器的分隔性能进行定量评价,以圆管内轴心油核径向聚集程度及轴向的延伸长度为评价指标,形成了圆管内油水分隔效率计算方法。通过对三种结构在不同雷诺数下的分隔效率进行对比,得出螺旋流道结构呈现出了最佳的分隔性能。入口雷诺数在4.14×104~10.7×104范围内增大时,螺旋流道式旋流器的油水分隔效率由16.6%提升至82.1%,高于其他两种结构。分隔效率评价结果与分隔性能实验结果呈现出了相同的规律性,验证了分隔效率评价方法的可行性及准确性。     

紧凑型气浮装置油水预分离区结构选型的数值研究

采用计算流体软件Fluent对4种不同预分离区结构的紧凑型气浮装置(CFU)的油水分离性能进行了数值研究. 在建立稳定可靠计算模型的基础上,分析了给定设计流量和入口含油率情况下4种预分离区结构型式的除油率及油相分布情况,并研究了入口处理量和含油率变化对CFU除油率的影响. 结果表明,同种预分离区结构型式下除油率与处理量和入口含油量有关,处理量给定时,除油率随入口含油率增加而增大,入口含油率给定时,除油率随处理量增加而降低;在设计流量4 m3/h和入口含油率2000 mg/L条件下,中心柱锥通筒喇叭口朝上结构的综合除油性能最好,除油率达87.13%,且具有较大的操作弹性.     

柱状旋流分离器零轴速面分布特性模拟分析

采用雷诺应力模型对柱状旋流分离器气相流场中的零轴速包络面分布进行了数值模拟分析,考察了旋流不稳定性、流速以及结构参数变化对其分布的影响。指出由于分离器旋转流动不稳定性的固有存在,零轴速边界在整个分离空间会呈非轴对称的扭曲状态;在研究速度范围内,流场处于自模化区,分离器运动相似,入口速度变化对零轴速边界的分布影响不大;升气管直径与入口面积对升气管入口区域的零轴速边界分布影响较大,随升气管直径的减小和入口面积的增大,零轴速边界逐渐收缩。远离升气管入口区域,升气管直径与入口面积的影响减弱,零轴速边界宽度逐渐增大,并趋于一致;使流场趋于稳定的升气管直径与入口面积,截面零轴速边界会保持较好的圆度。     

稠油-水二相水平管流表观粘度的实验研究

以渤海稠油和水为工质进行尝试实验,作出了水平不锈钢实验回路(内径为25.7 mm,长为52 m)内稠油-水二相管流的流型图,并对管流的表观粘度及影响因素进行了实验研究。着重归纳了含水体积分数、温度等因素对二相管流表观粘度的影响规律,并对比分析了与旋转粘度仪测得粘度值的差异,研究结论对油田现场的油水混输管线的设计与安全运行具有较好的指导意义。     

Study of the swirling flow field induced by guide vanes using electrical resistance tomography and numerical simulations

In this work, the swirling flow field induced by guide vanes was studied using electrical resistance tomography (ERT) and numerical simulations. The results show that the two-phase water and oil mixture moves in the same axial direction for this type of flow field, which is very unlike the flow behavior of a traditional hydrocyclone with a tangential inlet. In the pipe behind the guide vanes, the smallest axial velocity and tangential velocity are located at the center of the pipe. From the pipe center to the pipe wall, both pressure and velocity increase gradually. Downstream of guide vanes, the maximal oil volume fraction is observed at the center of the pipe. From the center of the pipe to the inner wall, the oil volume fraction gradually decreases. Moreover, ERT can precisely show the oil distribution in the pipe section. These studies prove the possibility of efficient oil and water mixture separation by guide vanes, and the results may be very important for guiding the optimal design of vane-type pipe separators.