油水分离水力旋流器性能研究

对双锥形结构与单锥形结构的油水分离水力旋流器进行了试验。试验结果表明，油水分离水力旋流器的分离因素（即离心加速度）主要取决于进口流量和本体结构，而与底流阀开口和溢流口直径无关；但是，底流阀开度和溢流口直径是影响分流比的重要因素，分流比又是决定油水分离水力旋流器分离效率的重要因素之一。在一定流量下，为了达到高效率分离，最有效的办法就是选取合适的溢流口开度（或溢流口直径），通过调节底流阀开度控制分流比。     

分流比对油水分离旋流器基本性能的影响

为了探讨分流比对油水分离旋流器基本性能的影响程度 ,描述了旋流器的分离效率、压力降和分流比等重要参数。通过分流比对分离效率以及分流比对压力降影响的试验与讨论 ,认为随着分流比F的增大 ,分离效率Ec 也逐渐增大 ,但当F上升至 2 0 %时 ,Ec 不再上升 ,F过大 ,Ec 反而下降 ,削弱了旋流器的工作性能 ;分流比F对溢流压降Δpio影响较显著 ,而对底流压降Δpiu影响不大 ,其中溢流压降Δpio随F的增加而增加 ,底流压降Δpiu存在随F的增加而下降的微小趋势。在操作中应综合考虑分离要求和经济性 ,从而确定最佳分流比Fc。     

微孔注气式旋流器分离性能试验研究

为了满足油田三次开采后水处理的高要求,设计了新型水力旋流器——微孔注气式旋流器。针对影响该旋流器分离性能的因素进行了试验研究,分别在大锥段注气和小锥段注气的2种注气方式下,研究了该旋流器的含气体积分数和分流比对分离效率的影响,以及分流比与压降比的关系,并进行了对比。结果表明:旋流器的最佳分流比为25%,最佳含气体积分数为30%,旋流器的压降比随着分流比的增加而加大;大锥段注气时,旋流器的最高分离效率为85.4%,平均分离效率为84.0%;小锥段注气时,旋流器的最高分离效率为89.2%,平均分离效率为87.3%。最后指出小锥段注气为最佳注气方式。     

水力旋流器分离油水中间层乳化液的现场试验

叙述了用水力旋流器处理油水中间层乳化液的现场试验情况，比较了固液分离旋流器与油水分离旋流器的异同，分析油水中间层乳化液的成因及温度、分流比、添加破乳剂等分离效率的影响。     

水力族流器分离油水中间层乳化液的现场试验

叙述了用水力旋流器处理油水中间层乳化液的现场试验情况，比较了固液分离旋流器与油水分离旋流器的异同，分析了油水中间层乳化液的成因及温度、分流比、添加破乳剂等对分离效率的影响。现场试验表明：（１）用水力旋流器分离油水中间层乳化液是可行的；（２）选取分流比的数值稍大于乳化液含油浓度可得到较高的分离效率；（３）对乳化液加温时温度控制在５０℃～６０℃较为经济；（４）在乳化液进入放流器前加入１００ｐｐｍ破乳剂，经旋流器处理再沉降后，最终可将原油含水降至５％以下。     

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。     

分流比对脱水型旋流器性能影响的实验研究

分流比对脱水型油水分离旋流器的性能具有显著影响。采用D20旋流器对水体积分数为5%的油水混合液进行了分流比对旋流器性能影响的实验研究,对比分析了不同入口流量下分流比对旋流器的分离效率、压降比以及压降的影响及其变化规律。结果表明,旋流器的简化效率和综合效率随分流比变化的曲线在增长的过程中存在一个拐点,该点处的分流比F=5.5%,最佳分流比选择5.5%~6.0%比较合适。在本次实验范围内,压降比随分流比的增大线性减小。溢流压降随分流比的增大而减小,溢流阻力系数则基本不变;底流压降在分流比增大的过程中基本保持不变,底流阻力系数减小。     

高含水原油对水力旋流器预分离性能的影响

简述了高含水原油经水力旋流器分离时出现乳化的原因, 讨论了影响水力旋流器高含水原油预分离性能指标, 并对影响高含水原油预分离性能的重要参数———旋流器入口流量、分流比、压降和溢流口直径等分别进行了试验。试验结果表明, 当水力旋流器的流量、分流比和压降比控制在一定范围内时, 选择适当溢流口直径才能同时提高分离效率和脱水效率, 使高含水原油预分离后溢流的含油浓度满足生产要求, 底流口污水的含油浓度也满足后续除油工艺要求。     

涡流探测管对除油旋流器分离性能的影响

由室内模拟试验可知，在相同流量、相同入口和底流口压力、相同分流比条件下，带涡流探测管的旋流器溢流口压力高。采用具有一定粒度分布的油水乳液结合激光粒度仪和等动量取样系统的粒级效率测试方法，对有涡流探测管和无涡流探测管除油旋流器的粒级效率进行了测试。测试结果表明，对于不稳定乳液，有涡流探测管旋流器的分离效率比无涡流探测管旋流器的分离效率高；对于稳定乳液，两者的分离效率基本相同，油滴中粒径在１０～２５μｍ范围内，有涡流探测管旋流器的分离效率略高一些。两种旋流器的最佳分流比都是１５％，分割直径ｄ５０为１０μｍ，分离极限为３０μｍ。     

轴入导锥式水力旋流器分离性能研究

入口是预分离介质进入旋流器的首要通道,入口结构对水力旋流器的分离性能至关重要。在创建轴入导锥式水力旋流器数值模型的基础上,分析了分流比和入口速度对旋流分离器分离性能的影响,并借助试验对模拟所得结果进行了验证。分析结果表明:随着分流比的增加,分离器的分离效率呈现出先逐渐升高后降低的趋势,当分流比为20%时分离效果最好,现场试验的分离效率可达91.5%;轴入式水力旋流器在一定的范围内,随入口速度的增加分离效率升高,当入口速度达到2.4 m/s时,试验分离效率达到92.0%。所得结论可为轴入导锥式水力旋流器的现场应用提供参考。     

组合式预分离水力旋流器试验

在单体预分离水力旋滤器现场试验获得成功的基础上，对两种不同型式（列管式和筒式）组合预分离水力旋流器的现场性能试验和对比试验结果进行了讨论，重点对筒式组合水力旋流器的分离性能进行了研究。摸索出了较为合理的操作参数（处理量、分流比及压力降等），并对预分离水力旋流器的现场应用工艺流程进行了初步探讨。     

溢流口直径对原油预分水旋流器性能的影响

溢流口直径是影响原油预分水旋流器性能的重要结构尺寸。实验证明 ,减小溢流口直径能提高旋流器的脱水效率 ,而引起的压降略有上升可忽略不计。但是 ,溢流口直径不是越小越好 ,直径过小 ,中心油核不能顺利从溢流口中排出 ;若溢流口直径过大 ,液体过早倒流 ,过多的液体沿旋流器端面流入溢流出口 ,所以溢流口直径过小或过大都会导致分离性能变坏。溢流口直径的大小应与分流比相适应 ,而分流比要根据入口含油浓度合理选择 ,所以在生产过程中 ,要求旋流器溢流口直径与处理液含油浓度应有一定匹配关系 ,以提高旋流器的脱水效率。     

操作参数对除油旋流器粒径分布的影响

采用CILAS激光粒度分析仪测量旋流器的进出口及旋流器壁的粒径分布。分析了除油旋流器中的入口流量,分流比等操作参数对旋流器各段边壁油滴平均粒径的影响,研究结果表明,当入口流量达到一定程度时,旋流器各段边壁油滴的平均粒径随入口流量的增加而降低,此时旋流器的分离效率较高,如果入口流量低于某一临床值,旋流器各段边壁油滴的平衡粒径则不随入口流量的变化而变化,此工况下旋流器的分离效率较低,本实验条件下,入口流量的临界值为4．5m^3/h,分流比对旋流器各段边壁的油滴粒径影响不大。在同一操作条件下,沿旋流器的轴线方向,各段边壁油滴平衡粒径逐渐减小。     

井下双级串联式水力旋流器数值模拟与实验

利用Euler-Euler法与大涡模拟相结合对井下双级串联式水力旋流器的分流特性和分离特性进行研究,并与实际实验结果相对比。结果表明：入口流量由20 m³/d增加到60 m³/d时,总分流比的范围逐渐变大,且第一、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函数关系;在一定范围内,底流含油质量浓度随着入口流量的增大先减小后增大,随着总分流比的增大先减小后增大;入口流量为25~50 m³/d且总分流比为0.28~0.75时,底流含油质量分数不大于200×10^-6;数值模拟预报的分流特性与实验结果一致,预报的分离特性与实验结果存在一定差异。该模拟解决了文献[23]提出的监测模型难以用于配带双级串联式水力旋流器井下油水分离系统工况诊断的问题,并给出了井下工况调节时总分流比的推荐范围,从而可以为现场应用提供一定指导。     

双锥脱油旋流分离器流量和压力特性试验

用35mm双锥脱油旋流分离器进行试验，重点在有溢流和无溢流情况下研究了液－液旋流器的流量、压力和分流比之间的关系。揭示了不同情况下流量、压力和分流比的变化规律，发现双锥旋流器和单锥旋流器的压降与进口流量的关系和分流比与压降比的关系一样是唯一的；当底流出口背压一定时，溢流流量与进口流量之间成线性关系。     

结构及操作参数对旋流器轴向速度场的影响——液-液水力旋流器速度场研究之四

在研究旋流器轴向速度分布规律的基础上,分析了短路流与循环流的形成原因,试验研究了改变操作参数,即改变入口流量Ｑｉ与分流比Ｆ对轴向速度场的影响。认为短路流与循环流是由旋流器结构决定的,很难完全消除,它们干扰了旋流腔和大锥段的流场,在一定程度上也影响了分离精度。试验结果表明,加大入口流量Ｑｉ与分流比Ｆ,并将其控制在一定范围内,便可提高分离效率。这项研究对水力旋流器分离机理的认识与实际应用均有重要意义