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。     

操作参数对柱形旋流器油水分离性能的影响

为了判断柱形旋流器的结构设计是否满足实际生产需要,从操作参数的角度研究了油水混合物流速和分流比对柱形旋流器油水分离性能的影响。基于柱形旋流器内部的流动特征,分析了油滴分离的临界条件,得到了油滴从溢流口流出的临界粒径计算公式。分析结果认为,随主管路中油水混合物流速的增加,从溢流口流出的累积油相体积先增大后减小;在溢流口流量一定的前提下,溢流口含油体积分数先增大后减小,理论分析与试验得到的结果一致。     

旅大10-1平台污水处理效果影响因素分析

对旅大10-1平台生产污水水质劣化、污水处理难度增大、处理后水质也时有超标情况发生的原因进行了分析。污水处理设施运行数据统计结果表明,三级处理中斜板除油器的除油率仅为40%左右,远低于设计水平;采用计算流体力学软件Fluent对斜板除油器内部油水流动特性进行模拟分析认为,斜板除油器内波纹板的竖放方式是导致油水分离效率低的根本原因。在用清水剂BHQ-09的效能受到产出聚合物的影响。清水剂与防垢剂、防垢剂与杀菌剂之间不配伍进一步影响了污水处理效果。     

高效隔油气浮设备的除油性能研究

设计并制造了一套处理含油污水的新型油水分离设备——高效隔油气浮设备。该设备的最佳除油率大于９０％。确定了最佳操作参数。在实验室模拟装置上对除油浮选动力学进行了研究,考察了气量、油滴粒径等影响因素。     

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。     

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。     

除油旋流器操作参数对分离效率影响的数值模拟

利用计算流体动力学Fluent软件模拟分析用于油水分离的水力旋流器内油滴的运动轨迹,分析入口油滴粒径、分流比、入口流量对旋流器分离效率的影响。采用雷诺应力模型和离散相模型对油水两相进行数值模拟,入口油滴粒径分别为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm,分流比分别为2%、2.6%、3.9%、5%、5.8%、7%,入口体积流量分别为3.5m3/h、4.3m3/h、5.2m3/h、6.1m3/h、6.9m3/h。数值模拟结果表明,数值模拟结果与实验结果基本吻合;油滴的分离区域主要集中在圆柱段、大锥段以及小锥段上半部分;随着油滴粒径的增大,旋流器分离效率增加;随着分流比和入口体积流量的增大,分离效率都表现为先增大后基本不变;最佳分流比随着入口油滴粒径的减小而增大。     

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。     

除油旋流器处理注聚含油污水试验

对油井实施聚合物驱后,采出液的粘度增大,油水混合物体系的稳定性增加,油水分离较常规水分离更加困难。在聚合物对采出液油不分离特性影响的室内试验基础上,结合大庆油田现场试验,分析除油旋流器在注聚含油污水中的分离性能,测试了除油旋流器的进出水油滴粒径分布,结合进出水含油浓度,绘制了除油放心流器级效率曲线及水力特性曲线,试验表明,除油旋流器用离心泵供液时,分离性能较单螺杆泵供液时略有下降,但仍可工业应用所     

含砂稠油卧式分离器数值模拟

目前对分离器的数值研究较广泛,但多是对不同构件下的流场模拟研究,缺少分析含砂稠油卧式分离器中颗粒的沉积率对分离器分离效率的影响。鉴于此,针对含砂稠油卧式分离器中油、水、砂的分离情况,建立卧式分离器的三维流场模型,数值模拟得到了分离器内的砂粒运动轨迹、油水分布情况及不同粒径的砂粒质量分数变化;分析了不同入口速度、稠油黏度、含砂质量分数对分离器分离效率及砂沉积率的影响。数值模拟结果表明：卧式分离器可以在内部挡板周围形成中等强度的旋转流场;稠油被砂粒吸附在周围,形成聚合团状物,可降低油滴的上浮速度,增大油滴上浮剪切力和摩擦阻力,从而降低分离效率;分离器内砂粒粒径小于110μm,砂粒不会沉积在分离器内,反之砂粒发生沉积的可能性逐渐增大;分离器入口速度大于1 m/s时,分离器的油水分离效率显著下降,砂分离效率逐渐降低;稠油的动力黏度越大,分离效率越低;随着含砂质量分数的增大,分离效率逐渐降低,砂粒的沉积率逐渐增大。研究结果可为稠油除砂分析中砂粒尺寸控制和分离器现场作业提供理论支撑。     

T形多分支管油水流动与分离特性影响因素研究

T形多分支管依据油水的密度差异进行油水分离,具有集约、连续、经济等优点。对T形多分支管中的流速及相分布进行数值模拟,结果表明:较大的混合流速不利于油、水在分支管间的稳定沉降,分离效率随着混合流速的增大而减小;分离效率与分流比有关,在与入口含油体积分数对等的分流比(即含油体积分数为40%时,分流比为4∶6)窄区间,具有较高的分离效率。为了保证T形多分支管后续的污水处理工艺能够顺利实施,推荐油水出口分流比要略大于理论分流比。分支管数目的增多,可以多元化改变分支管内的油水流动方向,为油、水提供更多的分流通道,促进循环及分离。     

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。     

一种旋流+膜联合油水分离器流场数值模拟

相对于单原理油水分离方法而言,利用旋流+膜联合原理进行油水分离是一种新的油水分离方式。为提高井下油水分离性能,探讨一种联合原理的油水分离器。建立旋流+膜联合油水分离器的物理数学模型,并用数值模拟的方法计算其中的流场分布规律,针对不同分流比、入口流速和入口含油体积分数对其性能进行系统研究。结果表明：分流比的变化影响第一级和第二级出油口相汇流动规律,应用时应进行性能核算从而保证两级分离的效果;随着入口流速的增大,旋流+膜分离性能逐渐更优,若流速过低,则旋流+膜分离性能较差;随着入口含油体积分数增大,旋流所分离的油相占比减小,留给膜分离的油相占比增大,即含油体积分数较大时,旋流+膜联合油水分离的应用更有必要。     

基于“浅池原理”的斜管组油水分离机理研究

研究了基于"浅池原理"的斜管组结构在重力式油水分离装置中的作用机理。利用Stokes公式推导了影响斜管组除油效率的关键参数,为提高油水分离装置的除油效率提供了理论依据。从理论上求出了离散相油滴在斜管组结构中的停留时间,并与流体动力学仿真软件FLUENT求解的仿真结果进行了对比分析。结果表明:基于"浅池原理"的斜管组除油过程实质为斜管组内离散相油滴间的碰撞与聚结,其表象为离散相油滴在水相中的浮升与分离。     

影响水力旋流器除油效率的因素

给出了除油水力旋流器的常用技术术语，分析了分散相（油）液滴在旋流器旋转为场中所受的静分离力，并讨论了影响除油水力旋流器分离效率的因素。结果表明，油水密度差是影响分离效率的重要因素；油滴平均直径越小，分离效率越低，设计时应尽量简化旋流器上游流程，避免设备、管阀对液流的剪切；除油水力旋流器的流量调节比为3～6，当旋流器在最大、最小流量范围内工作时，流量时除油效率的影响较小；除油水力旋流器的最佳分流比为0．5％～5％，它与入口液流的含油浓度有关。     

管式静电旋流分离器的设计及内部流场研究

静电聚结与旋流分离相结合可以提高油水乳化液的分离效率,有效减少油水分离设备的占地面积。但现有静电聚结旋流分离器方面的研究文献均未关注水出口的含油量,同时缺少对分离器的具体结构参数设计。为此,提出了一种新型结构的管式静电旋流分离器。该分离器采用切向入口+等螺距螺旋叶片+向前型母线椭圆形叶片的多次起旋结构;依据油水乳化液中分散相粒径值和原紧凑型静电聚结器达到一定聚结效果的电场停留时间,初步确定了分离器的主体结构尺寸;在此基础上对简化后主体流道的内部流场进行了CFD数值模拟,分析了起旋叶片级数、分流比、入口流量及分散相水滴粒径对分离性能的影响。研究结果表明:对于含水体积分数为30%的油水乳化液,当分散相粒径为150μm、流量为4. 5 m3/h、分流比为0. 1时,分离器水出口含油体积分数小于0. 1%,分离效率达99. 3%。管式静电旋流分离器可多次发挥静电聚结和旋流分离的作用,大幅提高分离性能,实现水出口含油量和油出口含水量的双向指标控制。     

基于CFD-DEM的沉降罐油水沉降机理及分离过程分析

沉降分离技术在我国石化行业应用广泛，然而其理论研究明显滞后于结构设计及应用研究。文章基于CFD-DEM耦合模型，以沉降罐内离散相油滴为研究对象，构建了油滴在重力场内的沉降分离数学模型，采用理论分析与数值模拟相结合的方法，对油滴沉降过程中的运动特性进行分析，获得了油滴沉降分离过程的运动轨迹，掌握了油滴分离过程中的速度变化以及受力变化。通过对斜板倾角和斜板等效间距进行改进，确定了油相分离效果最好的斜板倾角为60°、斜板等效间距为150 mm。在上述参数条件下，除油效率可从64%提高到82%。该研究结果可为揭示沉降分离机理及指导新型高效沉降装置设计提供理论依据及数据参考。     

重力式油水分离器的分离特性研究

利用重力式分离模拟试验系统,以白油和水作为工作介质,分析了6个取样口和油出口、水出口的油水分离效果,进而研究了卧式油水分离器的分离特性和流动规律。研究表明:①分离器内存在一个最佳的油水界面位置,在该位置油层中的水滴分离效果最好,油相粘度是决定该位置的重要参数;②油层厚度相同时,入口含油浓度越小,油相需要的停留时间越少,分离效率就越高,水相的分离效率与入口含油浓度无直接关系;③无内部构件的分离器底部流场存在剧烈的涡流,严重影响油水分离特性,须添加整流和聚结构件,改善分离器内部流场,促进小液滴的聚结合并,以提高油水分离效率。     

油田含油污水的处理

叙述了油田含油污水的分离原理和方法。一是重力分离法,依据油水密度差进行分离;二是聚结法,污水通过亲油固体的大表面,使小油滴聚集形成厚的油膜,依靠重力和液体液油膜落下进行分离,三是气体浮选法,气体以小气泡的形式加到含油废水中,气泡至下面上与水中油珠及悬浮固体物接触并粘附在一起升至液面分离,还介绍了3种分离方法及其设备。     

提升斜板除油器污水处理能力的技术研究

斜板除油器作为油田污水处理的重要设备,分离回收油田生产污水中的原油,通过对斜板除油器内部结构优化改造,优化斜板除油器内部污水流动状态,及时回收斜板除油器从污水中分离出来的污油,定期清理生产中沉淀在斜板除油器中的泥沙,提升斜板除油器污水处理能力,确保最终回注水达到环保要求.