斜管中油滴流场数值模拟分析

以水中除油设备斜管组中单根斜管为研究对象,选取倾角为30°、45°、60°三个角度的斜管,采用数值模拟软件对60μm油滴在斜管中的上浮过程进行模拟分析,得到了时间点为88s及116s时的油滴分布图,分析得出斜管倾角与油滴分离及操作弹性的关系。模拟结果表明,倾角为30°和45°时均可以达到60μm的油滴基本从水中分离去除,在实际工程中倾角45°的斜管组应用弹性更大,应用更广泛。     

海上平台用开排沉箱内油水两相分离性能试验

为研究斜板布置对开排沉箱分离性能的影响,以PY5-1B平台开排沉箱为基础建立试验模型,分别对沉箱内油水两相分离性能进行宏观和微观试验研究,分析沉箱内水中含油浓度分布和油滴粒度分布以及油滴在斜板间的流动情况。结果表明:在沉箱内加设斜板能构造静态区,同时增加油滴的停留时间,对油滴有碰撞聚结的作用,可有效提高油水分离和分离更小的油滴;适当增加斜板数量、增大斜板间距和第一块板距入口管口距离可进一步优化开排沉箱分离效率。为开排沉箱的生产和设计提升参考。     

斜板沉降池油水分离特性研究

斜板沉降池因较传统沉降方式具有分离精度高,速度快等优点被广泛应用,其内部流场特性直接影 响着分离性能,掌握流场分布规律对指导新结构设计具有一定指导意义。文章基于计算流体动力学（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃ,以下简称 ＣＦＤ）方法,采用多相流混合模型,对油水分离用的斜板式沉降池内部流场特性及分离性能进行数值模拟分析,完成了沉降池内的油水分离过程描述。得出在固定斜板间距及斜板倾角下沉降池内部流体迹线及速度场、浓度场及分离性能随时间的变化规律。结果显示,围绕斜板周围存在较多涡流,致使流场扰乱影响分离性能。同时斜板周围及间隙内的流体流动速度呈现出先增加后降低的趋势。一定范围内,随着沉降时间的增加分离效率逐渐升高,直至 ４ｈ以后分离效率趋于稳定。     

油水重力分离过程中的液滴动力学分析

为了揭示分散相在重力式油水分离设备中的运动和分离机理，应用液滴动力学理论，对分散相在连续相中的受力、运动和轨迹进行了较为系统的分析。结果表明油水重力分离过程基本都处于Stokes沉降区，可直接采用Stokes解进行液滴的有关受力计算；也可忽略重力沉降过程中的加速效应，直接以终端沉降速度进行液滴的有关运动计算；为了改变设备的分离特性，应尽可能采用较大的流道宽高比，较小的流道层间距等。这对于揭示油水重力分离规律，优化流道结构具有一定的理论指导意义。     

板间距和倾角对波纹板分离性能影响的数值模拟

应用FLUENT软件对含有粒径为1~50μm液滴的气体在波纹板内的流场进行了数值模拟,计算得到了不同进气速度、板间距及波纹倾角下波纹板的分离效率和压降。结果表明,较小幅度地改变波纹板倾角,对压降变化影响显著。在一定范围内减小板间距,可以有效提高波纹板的分离效率。     

开排沉箱内油水两相动力学模型实验研究

通过对开排沉箱内水中含油浓度分布、油滴粒径分布及传热温度垂直分布的实验研究,结合斜板间油水流动及油滴受力情况,分析了油滴碰撞聚结与剪切破碎的机理以及开排沉箱内温度垂直分布情况。结果表明,斜板能够构造静态区,捕集污水中的油滴,但由于斜板的扰流作用在促进油滴碰撞聚结的同时也导致油滴更容易破碎,因此可考虑在斜板折流处增设整流构件以减少油滴的破碎;当油滴聚结作用大于破碎作用时,则宏观表现为分离性能的提高,反之则会乳化返混,且分离过程主要发生在斜板静态区,故在开排沉箱设计时应增设静态空间区域和数量;受斜板扰流的影响,传热在斜板区会受到强湍流场的强化作用,温度梯度比直管段会更大,应增加保温措施来加强防腐。本文研究成果可为开排沉箱内部结构的优化提供参考,为实际生产及水处理工艺提供优化操作参数,同时温度场测定分析还为能应对由恶劣海洋环境下因温差产生的腐蚀提供防腐方案。     

斜板沉降器的分析研究

斜板沉降器同常规的沉降器相比,具有更优的沉降性能,可以增大处理量,减小沉降器体积和占地面积,降低设备投资。斜板沉降器是由浅池理论发展而来,其核心技术在于沉降器内设置许多平行的倾斜薄板,这样既提高了处理量又可以帮助沉降颗粒顺利地滑落排出。从斜板沉降器的原理进行分析,阐述了斜板沉降器的特点,同时研究了影响斜板沉降器沉降效果的几个关键参数,得出了关键参数的选取范围。     

聚结构件倾角对分离器分离效果影响的数值模拟

通过流体力学软件Fluent对不同倾角聚结构件进行了建模及数值模拟,研究分离器聚结构件倾角对分离效果的影响.结果表明:聚结构件对流体有阻碍作用,相对于倾角为30°、60°的聚结构件来说,45°时对流体速度的阻碍作用较小;油滴上浮及水的下沉速度随着倾角的增大而加快,分离速度提高;但加快的油滴流动速度不利于油滴在板上的聚结.     

高效沉降分离池分离特性的数值模拟

针对某油田的含油污水,选用RNGk-ε模型,基于ANSYS14.0平台的FLUENT软件对高效沉降分离设备的内部构件、不同入口速度、停留时间进行模拟分析,进而研究其分离特性和流动规律。模拟结果表明:1无内部构件的高效沉降分离池中会存在严重的涡流和动力不足的问题,须设置平板和斜板改善分离设备内部流场,促进油滴聚结合并,从而提高油水分离效率;2不同入口速度下,进口速度越小,涡流区长度相对较小,所需的停留时间越长,但油水分离效果相对较好;3当沉降分离设备高度Y=0.5m处的油相体积平均分数超过0.95,即为油水分离最佳界面。     

卧式斜板重力除油器油水分离性能影响因素分析

卧式斜板重力除油器常受到布水构件设计、分离区斜板结构、进水含油量等影响,导致实际除油率常低于设计值。为了明确提升除油器油水分离性能的影响因素,建立了卧式斜板重力除油器CFD(计算流体力学)模型,模拟分析了除油器内部结构、进水水质和工艺运行参数对除油器油水分离性能的影响。结果表明：在除油器内部添加了上孔箱和布液板构件后,除油器内流场分布更加稳定,有效提高了除油率,添加斜板构件也可显著提高设备的除油率,当其倾斜角度为45°时,除油率可达峰值87.6%。除油率随进水含油体积分数的升高而降低,随油滴粒径的增大而显著提高;当废水含油体积分数从0.05%增至10%,除油率从91.5%降至74.5%;当油滴粒径从10μm增至60μm时,除油率从3.2%增至96.2%。适当延长废水停留时间有利于油水分离,但对小粒径油滴效果有限;分流比提升对除油率增加贡献率较大,但高分流比区间的除油率趋于平缓。本研究可为海上油田含油废水的处理提供参考。     

斜管沉降罐的设计计算

理论知，可沉物质的去除率是溢流率和有效沉降表面积的函数，而与滞留时间无关。所以尽量减少沉降滞留时间和采用以增加有效沉降表面积为目的的斜管，不但能提高设备的利用率，减少设备尺寸，而且可以提高沉降分离效率。在已往的油田污水处理中，常采用45°倾角的斜管沉降罐。为了减少滞留时间和提高有效沉降表面积，在中原油田污水处理新工艺的设计中，采用了65°倾角的斜管沉降罐，使斜管材数比45°倾角的斜管沉降罐的斜管板数增加了13块，在分离效率不高的情况下可使处理能力提高1.3倍。实际应用中收到了良好效果。     

PEX聚结板对油水分离性能的影响

通过实验和数值模拟结合的方法,对PERFORMAX聚结板(简称PEX聚结板)油水分离性能展开了研究。对三种不同工况下PEX聚结板油水分离性能进行模拟,得到了油滴粒径、是否考虑液滴聚结和不同壁面设置对聚结板分离性能的影响。结果显示:在一定范围内,PEX聚结板的油水分离效率随油滴粒径增加而增加,当油滴粒径超过此范围时,分离效率增长缓慢或不再增加;在PEX板作用下,小油滴更易于聚结成大油滴,有助于提高油水分离效率,因而数值模拟过程中考虑液滴聚结结果更接近实际;实验和模拟结果的对比可以得到:PEX聚结板数值模拟结果与实验结果基本吻合,验证了数值模拟模型设置的合理性;通过与实验对比可知,考虑液滴聚结并认为油滴只有碰到上壁面才会被捕捉的情况更接近实际。     

新型斜板撇油器在海洋平台上的应用

目前斜板撇油器沉降分离理论的研究集中在液滴聚结、上浮和沉降两方面。本文基于这一理论,对某项目斜板撇油器的撇油过程做了详细工艺计算。此外根据本项目的特点,对该斜板撇油器在液位控制方法上的选择、机械结构设计及配管设计上的新颖点做了详细的总结,通过这样的设计,本斜板撇油器既能满足平台要求,又节约了成本,目前已成功应用,效果良好。     

组合式沉降分离装置处理三元复合驱采出水现场试验研究

三元复合驱含油污水处理如果采用沉降罐处理,效率很低,必须加强高效设备研究,提高处理效率,为此研制开发了用于处理三元复合驱含油污水的组合式沉降分离装置。该装置已获得了国家专利。1.组合式沉降分离装置原理组合式沉降分离装置是根据“浅池理论”研究开发的,利用交叉流斜板,使油珠聚结加速上浮,固体物质加速沉降,从水中分离出来。重力分离设备的分离效率,和设备的分离高度成反比。理论上设备的分离高度减小一倍,除油效率增加一倍。除油设备的分离高度越小,油珠上浮到水表面所需的时间越短,这就是“浅池理论”。在水处理工艺中常用的斜板…     

渤海某油田斜板除油器处理效果影响因素分析

渤海某油田污水系统投用后,斜板除油器除油效率一直偏低,在实际处理量未达到设计处理量的情况下除油率仅为40%。进入斜板除油器的含油污水先通过聚结波纹板,其中较大油滴被上浮除去,较小油滴通过聚结成为较大油滴,然后通过斜管区除去。上浮至斜管区表面的乳化油漫过收油槽堰板通过收油管线进入污油罐,经斜板除油器除油后的污水进入气浮机。油田利用斜板除油器清罐的契机,对内部结构进行测量和分析后,提出改造意见。     

液-液旋流器分离效率预测理论模型

通过分析液-液旋流器内分散相油滴在连续相水中运动所受的Newton阻力、Stokes阻力和Oseen阻力的不同计算公式,在相关假设前提下,建立了油滴的运动方程。根据重相分离和轻相分离对迁移速度影响的分析,得出分散相液滴迁移运动轨迹。考虑到分散相油滴粒径的不均匀性,推导了不同粒径油滴对应的分离效率,建立了粒径与分离效率的关系即粒级效率关系,从而可从理论上预测液-液旋流器的分离性能。     

滩海油田小型脱油设备分离与设计方法的试验研究

目前，人们正借助对许多分离技术进行理论和试验研究而不断地从事小型油—水分离器分离与设计方法的开发与研究。本文通过试验分析得知：板式分离法适合于脱除直径大约为50μm或较大的油滴，但对直径较小的油滴不起作用；在多孔介质中，用气浮法或油聚法可脱除部分直径较小油滴。同时，文章还着重对如何把气浮法或油聚法与离心分离法结合起来以便设计出新型分离器进行了理论分析。所设计的两种新型分离器分别为溶气旋转浮选器和多孔介质旋转聚结器。这两种分离器具有体积小和分离效率高等优点，十分适合于在滩海采油平台上进行油、水分离。     

含聚丙烯酰胺污水中多油滴黏度对其聚结上浮影响研究

近年来,由于聚合物驱油技术在油田广泛应用,导致产生大量的含聚丙烯酰胺污水,这种污水的黏度大,油水分离困难。为此,利用数值模拟的方法对含聚丙烯酰胺污水中油滴聚结与上浮过程进行研究,基于水平集的方法建立了几何模型,设定了模型的初始边界条件,并加入了油水两相流控制方程。为探究油滴黏度变化对其聚结与上浮规律的影响,分别对油滴体积分数、油滴聚结与上浮速度和油滴周围压力的变化情况进行分析。结果表明：油滴黏度不同,其体积分数的变化情况大致相同;油滴在上升过程中主要受浮力、黏性阻力和惯性力的作用,油滴黏度增大,油滴受到的黏性阻力也随之增大,各个小油滴聚结的时间变长,整个过程中油滴的运动速度变小;压力分布主要与高度有关,油滴黏度的变化对压力产生的影响较小。     

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。     

气液分离液滴沉降动态式的推导及其理论意义

作者以重力式立式分离器的层流状态为例，从理论上阐明了液滴在进入分离器后从沉降开始的加速运动到沉降稳定为止的运动过程。它表明在分离器工程设计过程中，沉降段的高度虽然主要是为了稳定气流的需要，但同样也有着稳定沉降的作用。同时，作者还通过理论计算阐明了分离器实际可分离液滴的直径只能大于设计分离器时所设定的分离液滴直径这一设计准则。