新型井下轴流式入口旋流器分析及优选

在国内陆地油田井下油水分离同井注采技术应用中,常规井下旋流器由于径向尺寸较大而经常受到限制,影响分离效率。为此,研发了2种新型井下轴流式入口旋流器,在降低旋流器径向尺寸的基础上,提高旋流器的分离性能。在明确新型轴流式旋流器结构特点、分离机理后,通过数值模拟分析,利用油相体积分布云图阐明不同结构旋流器内油相分布特点,指出循环流对旋流器分离性能的影响。研究速度矢量变化特点,掌握轴流式入口结构的作用及流体分布规律,利用压力降曲线,明确能耗、压力损失的关系。模拟分析结果表明,导流叶片轴流式旋流器切向速度差值为1.2 m/s、轴向速度差值1.5 m/s,溢流压力仅为0.02 MPa,分离效率高、能耗低,为特高含水区块的经济性开发提供技术支持。     

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。     

井下油水旋流分离两级串联管柱优化

在对水力旋流器井下油水分离效果的研究中,关于管柱溢流流道对分离效果的影响尚未见文献报道。为此,通过对两级旋流器串联工艺进行研究,分析溢流流道对旋流器出口总产油量的影响,并提出了4种流道结构优化方案,即不等径环空流道结构优化、两级汇总处相贯结构优化、两级汇总处喷管结构优化以及两级连接处结构优化。利用数值模拟方法,通过与原始结构的流道进行对比,分析流道结构优化后出油率、油相质量分率以及流场分布情况。研究结果表明,改进后的流道流场更稳定,更有利于油液的排出,有助于提高原油产出量。通过参数优选,可获得更好的旋流分离效果。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

受实验条件限制,单纯通过实验研究旋流器的性能周期长,且费用较高。为此,采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法,对油水旋流分离器内的油水两相流流场进行了试验研究。研究表明,采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明,空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

说说海上井下油水分离用水力旋流器

用于采出液井下油水分离的水力旋流系统的效益主要在于减少了采出水的开采及处理费用．有效降低了地面处理设备的液体负荷。地面处理设备的减少对海上应用具有重要意义．地面分离设备的减少和费用的降低可延长油田寿命。人们正在对井下分离系统进行进一步研究以提供适于海上应用的各种设备。水力旋流器作为井下油水分离(DOWS)系     

对井下油水分离和同井回注的认识

对于高含水油田,由于水从井筒提升至地面的能耗以及水处理费用,使油井生产达到经济极限而被迫废弃,此外,含油污水还将污染环境,因此,为减少地面采出水量以降低水的提升和处理费用,加拿大进行了井下油水旋流分离和同井回注的可行性研究,并成功地在Alliance油田进行了井下油水分离系统的工业试验,井下处理过程主要包括：（1）在井下将采出液用液－液水力旋流器进行油水分离,（2）分离出的较博干净的水直接回流同一油井的岩层,（3）将含油量较高的富油流体泵送至地面,实例证实井下分离和同井回注技术是可行的,经济效益是明显的,但技术难度较大,涉及面广,是复杂的跨学科研究课题。     

海上井下油水分离旋流器结构设计及优化研究

海上油田含水率持续增高,增加了采油平台的处理负担和井下的举升压力,因此有必要对海上特高含水油井开展井下油水分离研究。根据海上油田采出液物性参数,初步设计了6种适用的油水分离旋流器。考虑海洋平台井下油水分离工艺的限制、加工成本及精度与分离效果等因素,确定了BLXDL-D为最佳分离装置。针对变螺距螺旋导流式单锥旋流器BLXDL-D结构类型,采用数值模拟的方法对其主要结构参数进行了优化研究,对模拟的可靠性进行了室内试验验证。研究结果表明:BLXDL-D油水分离旋流器最佳的旋流腔长度为65 mm,溢流管直径为12mm,底流管直径为25 mm,此时旋流器分离效率可达到97. 23%,且压力损失相对较小;不同分流比下分离效率的试验值和模拟值最大误差为4. 79%,验证了数值模拟的准确性。研究结果可以为海上高含水平台的井下油水分离旋流器的设计和应用提供参考。     

采出液温度对油水旋流分离器内流场及分离性能的影响

为探究油田采出液温度对油水分离旋流分离器(简称旋流器)性能的影响,采用数值模拟与试验验证相结合的方法,研究不同温度下旋流器分离流场内的流动参数、油相分布、油水分离效率的变化规律。结果表明：随着采出液温度升高,分离流场中油水混合物的切向速度、压力、湍动能以及油滴粒子的径向沉降速度均增大,旋流器的分离性能提高;随着采出液温度升高,旋流器轴心处油水混合物中油相体积分数提高13.97百分点,油相体积分布非均匀度降至80%以下,油芯平均直径减小0.16 mm,轴心处的油相富集程度提高,分布均匀;当采出液温度高于70 ℃时,旋流器分离效率达99%以上。     

井下气液分离器中流体速度场的运动分析

井下气液分离器是采气工艺新技术－－井下气液分离与产出水直接回注技术的专用设备。目前,在国外研究采用气液旋流分离器和螺旋分离器作为井下气液分离系统的主体。介绍了井下气液分离的基本原理,重点分析了流体在旋流式气液分离器中速度场的变化,以及气相和上的流动状态。通过流体的运动模型,分别描述了流体的切向速度、轴向速度和径向速度的分布,认为气液在旋流分离器内流体的流动业一种特殊的三维椭圆形强旋转湍流动力,切向     

井下油气水力旋流分离器结构优化与数值模拟

用数值模拟方法对井下油气水力旋流分离器内的气液分离两相流场进行了研究,通过数值模拟得到流场分布规律符合已知的旋流器流场分布规律。将数值计算与室内模拟试验的分离效率进行了对比,结果表明用数值模拟的方法进行流场研究是可靠的。将油气水力旋流分离器的主要结构及操作参数对分离性能的影响进行了模拟,结果表明水力旋流器经过优化设计可以进行井下油气分离,且分离效果较好。所采用的数学模型及模拟方法为井下水力旋流油气分离器进一步优化结构、提高分离效率提供了一条有效途径。     

有杆泵井下油水分离系统设计与分析

随着油田开采进入高含水阶段,大量采出水的举升和处理使得采油经济效益越来越低.鉴于此,结合我国油田实际情况,提出一种新型有杆泵井下油水分离系统.该系统由注采式一体泵与两级串联旋流器连接,可实现同井采注.基于正交试验设计,以底流口含油质量浓度CU为目标,通过Fluent软件采用RSM雷诺应力模型优化旋流器主要结构参数.同时...     

含空心球钻井液分离流场数值模拟

为分析常规旋流分离器在深水含空心球钻井液双梯度钻井中分离回收空心球的可行性,建立了旋流器中分离场的RNGκ-ε湍流数学模型。利用计算流体动力学模拟给定工况下旋流分离过程,分析了旋流器内部压力场、速度分布特征及分离效率,岩屑的分离效率为78.99%,空心球回收分离效率达95.75%。结果表明在深水空心球双梯度钻井中采用常规旋流分离器回收钻井液中空心球可行,同时为改进结构设计、提高分离性能和降低能量损耗提供了一定依据。     

井下油水分离系统及往复式双液流泵设计

井下油水分离系统由双液流泵、旋流分离器和原油提升泵三大部分组成。工作时 ,利用双液流泵和旋流分离器将井下产出的高含水原油增压后经旋流分离 ,含油浓度极低的水相介质被直接注入注水层 ,经旋流分离器浓缩后的原油相介质经原油提升泵采出地面。在分析井下油水分离系统工作原理的基础上 ,介绍了双液流泵的结构设计 ,泵流量的理论计算公式 ,并给出了双液流泵单向阀阀球的运动微分方程。试制的井下油水分离系统在辽河石油勘探局曙光、兴隆台和金马等采油厂的现场试验中 ,收到了显著的降水稳油效果。     

旋流式井下油水分离同井注采技术发展现状及展望

井下油水分离同井注采技术是实现高含水油田经济稳定开发的有效措施,经过几十年发展,形成了旋流分离、重力沉降等多种井下油水分离方式,发展出与之配套的离心泵、螺杆泵、有杆泵等动力系统和封隔系统。但同时也在技术稳定性、可靠性上存在诸多问题,使用范围受到介质参数、工艺特点、油藏数据等多方面的影响,技术推广应用受到限制。随着技术的不断进步,井下油水分离同井注采技术将向着高效、稳定、小型化、低成本、智能化方向发展：研制轴向导流入口水力旋流器,适应139.7 mm （5-1/2″）套管井的应用;开展三次曲线和內锥水力旋流器、多级串联水力旋流器等分离装置研究和应用,提高油水分离效果;开发模块化水力旋流器技术,降低制造成本;研究同井注采系统优化配套技术,提高故障诊断和远程监控水平;提高技术适应性,通过区块应用,实现工程技术对油藏的调节作用,达到稳油控水、节能降耗的目的,形成"井下工厂"开发新模式,引领"第四代"采油技术的发展。     

井下水力旋流器入口结构参数试验研究

Three different inlets of hydrocyclone are studied in combination with the construction of a downhole system and hydrocyclone. By comparing the relationship between the inlet structure & dimensional parameter of hydrocyclone and separation efficiency & pressure loss, the highest efficiency is obtained from the inlet of an involute curve with increasing depth-width ratio from the three types, in which the separation efficiency and pressure loss all drops slowly, for the length of the channel decreases, while it drops rapidly in the other two. The flow guiding ability of the inlet affects the separation efficiency greatly, so the corresponding involute type of inlet of hydrocyclone fits for downhole oil-water separation is optimized, which serves as a basis for the structural design of downhole hydrocyclone.     

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。     

油水分离水力旋流器内流场试验研究

论述了油水分离水力旋流器的结构及性能。采用先进的二维激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）定量测试了两种不同结构模型的内流场。根据油水分离水力旋流器的结构和内流场特点，将流场分为造旋区、分离区和稳定区等三个区。在造旋区内，流体携带的能量主要转化为旋流加速；分离区是油水分离的主要区段，一般为锥形结构，以补偿动量矩的消耗，维持较高的旋流速度；稳定区则是为了稳定造旋区和分离区的流动，在稳定区底流口应避免产生回流。     

复合式水力旋流器内部流场的数值模拟

复合式水力旋流器是综合了动态和静态旋流器各自优点的新型水力旋流器.采用修正的RNGK-ε模型,对复合式水力旋流器内部流场进行了数值模拟.计算结果与实验所得数据基本吻合,证明了模型和算法的正确性.其中,轴向速度和切向速度的数值模拟结果和实际测量结果非常接近;在器壁附近的外自由涡区,切向速度的数值计算与实际测量数值基本一致.对径向速度分布规律的模拟将有助于对旋流器的结构及性能的分析,所建立的数学模型和所使用的计算方法为进一步研究复合式水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供了一条有效的途径.     

基于CFD的旋流器油水分离仿真研究

旋流器是对油田采出液进行油水分离的重要设备,旋流腔流场特性是研究其分离能力的重要依据,但是通过试验的方式无法全面地揭示其流场性质。应用CFD技术对其流场特性进行了研究,借助于计算机仿真技术,对旋流器油水分离过程进行了数值模拟,得到了旋流腔内压力、速度、含油体积百分数等物理量的变化规律。通过计算机仿真的方法对旋流器结构进行优化,既节约成本,又缩短了新产品的开发周期。