多杯等流分离器气液两相流动中气泡群流动研究

随着油田的不断开发,气液两相流中的气相对油井的影响越来越明显,气体也是造成抽油机泵效率较低的重要原因。只有降低进入泵的气体的量才能有效的提高泵效率。所以,井下分离器技术的研究是提高泵效的方法之一。实验研究采用理论分析和模型相结合的方法,设计、搭建了一套模拟皇冠型多杯等流气液分离器的实验装置。利用高速摄像机连续记录不同流量下沉降杯内气泡的运动情况,分析气泡及气泡群运动参数,以此为依据,提出气液分离器的结构的改进方案,提高分离器的分离效率。     

气井压后排液中分离器的应用与改进初探

试油气技术是分公司主体技术之一,压后排液是试油气工艺技术重要组成部分。随着大庆油田深井勘探开发的深入展开,天然气井压后排液技术应用越来越多,为了经济有效地进行分离天然气、压裂液及油层水等工艺作业,准确测量日产气量,正确选择分离器的结构型式是非常重要的。当前常规压后排液工艺中常用到的分离器是重力式分离器,其作用原理是根据多种流体的物理性质不同,利用重力等来分离液体。由于气体和液体具有不同的密度,重力使得气体首先被分离到分离器顶部,较重的液体沉降到分离器的底部,较轻的液体上升到分离器的中部,然后再通过破乳等手段进行进一步分离。常规重力沉降式分离器处理液量大,但普遍比较笨重,且分离效果不完全,进入测气管线的气体携带部分液体,对测量天然气气产量造成一定影响,可以通过多种手段降低流体混合物进入分离器时的紊流状态,提高气液分离速度,改进高性能内件,最终缩小分离器体积并提高分离效果。本文仅就天然气井的压后排液中多相分离器的应用及改进作初步讨论。     

试油三相分离器油气水分离效率的提高与应用

油井产出气、液的分离是石油生产中的一个重要环节,油气水分离设备带来的经济效益直接影响着整个油气集输系统的总体经济效益。因此,高效率、低投入的分离设备的研制对于油田生产具有十分重要的现实意义。本文针对目前三相分离器所存在的不足,通过对旋流分离中气液运动规律和重力沉降中油水分离规律的研究,阐明了提高三相分离器油气水分离效率的方法和适用范围。目前使用的气、液分离设备主要是依据旋流分离和重力分离最终实现油气水的分离,这种高效分离技术已经投入现场使用并取得了良好效果,具有很高的经济效益。     

多杯等流型分离器物料优选实验研究

利用多杯等流型分离器来提高油水分离效果的技术在其实际应用过程中,取得了一定的成果,在对其大量的研究过程中,我们发现分离器内部填充物料的类型会对其油水分离效果产生一定的影响。为了研究其影响程度,我们采用理论分析和室内实验相结合的方法,对沉降杯中所能添加的15种滤料,在不同含水率的油水混合液下进行了油水分离实验,并分析了产液量、分离器进液量、滤料直径等对油水分离效率的影响,为多杯等流型分离器的油水分离效果提供重要的实验依据。     

钻井液循环气液分离器作用效能研究

文中设计制作了一种气液旋流分离器,并将之组合应用于自主设计和建立的钻井液循环流动模拟实验装置。该气液旋流分离器采用筒体与内置锥体结合并具有侧斜向下进液管的构型,利用旋流分离原理实现气液分离。通过模拟实验详细研究了使用气液旋流分离器实现钻井液中气体分离的过程,考察了气液旋流分离器的分离效能以及流体流量、气流量、外接压力、流体黏度等因素对分离效能的影响。实验结果表明:在模拟实验运行条件下,气液旋流分离器的分离效能可达到90%。     

立式分离器两相流场数值模拟

针对海上平台的发展趋势,所开采出的为油气混合液需要分离处理。因海上平台自身的特点,提出了海上平台主要以立式分离器为主来进行气液分离。而立式分离器其本身的分离效能对海上平台的应用至关重要。因此采用CFD模型(计算流体力学)方法对油气两相分离过程中的两相流场进行了数值模拟分析,模拟结果表明,所采用的数学模型和数学模拟计算方法正确。通过分析,可以预测并反映混合液变量中,流体的不同速度,粘度对气液两相分离的分离效能产生的规律及影响,并更加系统深入地探讨了立式分离器内气液两相的流动及特,从而预测了提高立式分离器气液分离的分离效能的影响因素,数值模拟计算结果可为海上平台的气液分离提供一定的理论指导。     

可用于MVR蒸发系统的气液分离器改进结构分析

针对常规气液分离器对微小液滴分离效率低的不足,提出一种可用于MVR蒸发系统的气液分离器结构,并采用数值模拟结合实验验证的方法对其分离特性进行研究。首先,利用数值模拟的方法分析了气液分离器内部流场和压力场,确定了影响分离效果最明显的位置,然后提出了在该位置加装不同数量3/4圆环形挡板的分离器结构。其次,模拟研究了此种新结构的分离效率和压降等分离特性以及挡板数量变化的影响规律。最后,通过实验验证的方法分析了数值模拟结果的可靠性和新结构的分离效果。研究结果表明：圆柱型筒体是影响分离器分离特性的关键部位,在气液分离器圆柱形筒体内部增加3/4环形挡板,能够增加物料切向运动的有效长度,降低物料的径向速度,从而显著提高微小液滴的分离效率,气液分离器整体压降却增加不多;而且随着环形挡板数量的增加,该结构气液分离器的分离效率和压降均明显提高。在本文计算条件下,加装3/4圆环形挡板的气液分离器结构,可以将直径在3 μm以下的液滴分离效率提高15%,而压降仅增加了200Pa。综合气液分离器效率和压降影响,加装两个3/4圆环形挡板的气液分离器性能最佳。     

单双级重力式气液分离器结构优化及分离性能仿真

为解决含气率达到80%的井况下,单级气液分离器无法将气体全部有效分离的问题,创新使用了双级气液分离器,减少了油井含气量,提高了采油效率。通过Fluent软件对单双级气液分离器的分离效率进行数值模拟,优化双级气液分离器结构,得到分离效果更好、更适应实际井况的结构参数。     

螺旋分离器的应用

1螺旋分离器的首次开发应用在气液或气固分离操作中,由于离心加速度远大于重力加速度,因此,高效分离器的设计通常利用离心沉降原理。研制或改进离心分离器最基本的目标是既能提高分离效率又能降低阻力(能耗)。在对经典的旋风分离器进行研究和改进的基础上,笔者设想将连续的螺旋     

内锥式三相旋流分离器分离性能研究

采用Fluent软件对内锥式三相旋流分离器的内部流场进行模拟研究,分析了分离器的分离机理,在理论方面验证了使用该分离器对气液固三相进行分离的可行性.此外,通过室内实验研究明确了不同操作参数(包括入口流量、气液比和分流比)对分离效果的影响,并总结出了该结构尺寸分离器的最佳操作参数范围.     

HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE PROCESS OF DEPRESSURIZATION OF SATURATED WATER

Experiments were carried out to find the effects of dissolved gas pressure,liquid flow rateand nozzle geometry on the bubble generation when saturated water was depressurized through anozzle.A new method,high speed camera system was developed to measure the generated microbubblesdynamically.On the basis of the laws of ideal gas and solution,theoretical generated gas flow ratewas deduced,while the Smoluchowski′s equation was applied to describe the kinetics of bubblenucleation.It was found that the size distribution of nucleated bubbles was of skewed distribution.An explanation to this phenomenon was made and the Gamma function distribution was employedfor mathematical simulation.The results show good agreement between the experimental data and thepredictions by proposed model.     

水下爆炸能量测试中炸药入水深度的确定

研究了试样入水深度和气泡脉动周期的关系，并对测定的气泡脉动周期与计算值进行了比较，确定了有限水域炸药试样的合理入水深度。     

Experimental Investigations of Regimes of Bubble Formation on Submerged Orifices Under Constant Flow Condition

Regimes of bubble formation on a submerged orifice under constant flow conditions were investigated experimentally. The effects of orifice diameter, surface characteristics (contact angle and roughness) and surface tension on the regimes of bubble formation were studied for a wide range of gas flow rates. In particular, the transitions of period‐1 to period‐2 bubbling regime, with pairing or with coalescence at the orifice, and period‐2 to chaotic bubbling were investigated in detail. An attempt is made to provide a generalized bubble formation regime map constructed using appropriate dimensionless numbers. The physical understanding of various bubbling regimes and the experimental data on the effects of various system parameters are expected to contribute to the development and validation of analytical and CFD models     

微孔曝气最优气泡群的确定方法

综合考虑气泡尺寸、气泡分布、气泡生命周期等对微孔曝气水体DO的影响效果,存在着使曝气效果达到最佳的最优气泡群。本研究提出了微孔曝气最优气泡群的确定方法,并采用最大气泡群常数终值来表征该气泡群。试验结果表明,采用最优气泡群与气泡群常数终值确定的最优曝气器及最优曝气量与清水曝气试验的结果相吻合,同时与采用传统曝气系统性能指标评价的结论也一致。     

池沸腾孤立气泡生长过程中微液层蒸发影响的实验和模拟耦合分析

微液层蒸发是沸腾过程中重要的换热机理。本文旨在通过单个气泡池沸腾实验中测得的气泡动态参数探究孤立气泡生长过程中加热表面的换热机理。首先通过沸腾池和加热表面的严格设计实现了单个气泡沸腾。进一步通过对孤立气泡生长时序图像的处理,得到了气泡在一个生长周期内气泡直径、纵横比以及气泡根部基圆半径的变化。对比发现,气泡生长速率与气泡根部基圆半径随时间的变化呈现显著正相关,而与大液层区域的变化相关程度较低,这表明微液层蒸发直接影响气泡体积变化,在孤立气泡沸腾过程中起主导作用。在此基础上进一步建立了加热表面换热过程的数值模型,基于实验中测得的气泡动态参数对气泡底层的微液层厚度进行了预测;通过多次迭代计算并匹配气泡生长速率和加热棒的温度发现,当表面过热度为4.82 K时,气泡底层微液层厚度约为3.43 μm,与相关文献中的微液层厚度测量值基本一致,进一步证实了微液层蒸发在孤立气泡沸腾换热过程中的重要性。本研究揭示了孤立气泡池沸腾过程中近壁面处的换热机制,为进一步的孤立气泡沸腾传热过程数值模拟奠定了理论基础。     

Bubble formation in cocurrently upward flowing liquid

The effects of liquid velocity, nozzle diameter, gas chamber volume and gas flow rate on volumes, shapes and growth curves of bubbles formed at a nozzle submerged in a cocurrently upward flowing liquid in a bubble column were experimentally investigated. The bubble volume decreases with increasing liquid flow velocity. The effect of liquid flow velocity on the volume of bubble increases with an increase in the gas flow rate. To simulate bubble formation at a nozzle submerged in cocurrently upward flowing liquid, a revised non-spherical bubble formation model was proposed. Bubble volumes, bubble growth curves and shapes experimentally obtained in this study, as well as in previous experimental studies, are well predicted by the present model.     

On the transition stage of bubble formation on the orifice of a submerged vertical nozzle

The transition stage (self‐accelerating necking process) generally takes place before a bubble collapses. However, the mechanism is still not well understood. In this article, seven existing experiments dealing with bubble formation on the orifice of a submerged vertical nozzle are examined by solving the Young–Laplace equation. Multiple solution modes are found. Bubble in solution mode 2 has a neck and thus taller than mode 1 at the same volume. The present numerical result along with an experiment from Longuet‐Higgins et al. [J. Fluid Mech. 230, 365–390 (1991)] evidences an isometric transition from solution modes 1 to 2. This might account for the self‐accelerating necking process before a bubble collapses. Surprisingly, all of the seven existing experiments agree excellently with the bubble shapes from the Young–Laplace equation without the dynamic effect even when the bubble growth rate in the experiment is 2.25 times as large as the critical value. The gas flow rate (the dynamic effect) seems to play a role only after the transition stage. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering     

Slow bubble growth and dissolution in a viscoelastic fluid

A simple equation is derived for the time dependence of the bubble radius for the diffusion-induced slow growth or dissolution of a spherical gas bubble in a viscoelastic fluid of infinite extent. The constitutive equation for a first-order fluid and a surface–volume perturbation scheme are used to develop the solution, and the effect of viscosity level and elasticity on the bubble dynamics is considered. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 67:2093–2103, 1998     

溶气式泡载分离器内减压成泡过程

通过对压力饱和溶气水减压成泡过程的热力学分析表明,溶气压力越高,形成气泡越细密,释气较完全。采用Kolmogoroff各向同性湍流理论得出湍流场中气泡稳定存在的条件和气泡大小随操作条件的变化规律。实验考察了操作条件对气泡分布的影响,采用Gamma分布能较好地描述实验。