含聚浓度对旋流器流场分布和分离性能的影响

基于计算流体动力学软件Fluent,采用非牛顿流体黏度模型、雷诺应力模型和离散相模型对不同含聚浓度下旋流器内的黏度场进行研究。发现随着含聚浓度的增加,表观黏度受剪切速度影响越大,流体所呈现的非牛顿特性也越强,利用分级效率计算旋流器内不同粒径油滴的分离效率与总效率,并将高浓度含聚水溶液呈现的不同粒径的分离效率的规律应用于低浓度范围,结果表明,高含聚浓度水溶液的拟合方程可作为同一粒径下不同含聚浓度的经验公式。     

结构参数对聚并-旋流耦合油水分离器性能影响

为了探究结构参数对聚并-旋流耦合油水分离器性能的影响,基于水力聚结机理和旋流分离理论,通过计算流体动力学分析方法,以聚并-旋流耦合油水分离器结构参数为研究对象,油水分离效率为指标,开展多场耦合油水分离装置的结构参数优化设计。针对不同螺旋流道长度和聚结管段长下的聚并-旋流耦合油水分离器结构模型,进行数值模拟研究验证,探究不同结构参数下模型的分离性能。结果表明,在聚并器螺旋流道长度L₂=100 mm、聚结管段长L₃=350 mm时分离效率达到最高。选取不同入口流量和分流比对聚并-旋流耦合油水分离器最优结构的不同工况下的分离性能进行分析,当入口流量Q=8m³/h、分流比F=40%时,油水分离效率达到最高值93.62%。     

含聚浓度对旋流器性能影响的数值模拟与试验

以螺旋导流式旋流器为研究对象,选用幂律流体模型和离散相模型（DPM）计算了不同含聚浓度条件下的分离性能,对旋流器流场（速度场、压力场）及油滴运移特性进行了细致的分析,并采用高速摄像技术（HSV）开展了相应的分离特性试验。研究发现：聚合物浓度为0时,油滴存在明显的乳化效应,实测效率81.7%;浓度增大后,乳化效应减弱,油滴分散在旋流器内,中心油核消失,效率急剧下降,4000mg/L时旋流器基本无分离效果;浓度增大对压降影响较小,底流压降最高增幅5.6%,最大值不超过200kPa。分析表明,效率下降与切向速度衰减、径向压力梯度减小有关;浓度增大后油滴轴向向下运动的距离增加,呈现向旋流器外壁面运动的趋势,分离时间延长。     

含聚结构件油水分离器性能研究

由沉降和聚结机理可知选取适当的聚结构件可增加油水乳状液的粒径,加快沉降速度,从而提高分离器性能.今设计了一种含聚结构件的分离器,在长为1800 mm,内径为384 mm的重力式分离器内安装入口构件和聚结板,通过测量不同流速和工况条件下四种聚结板对油水乳状液的粒径质量分离效率,研究分离器性能.结果表明,倒T型入口构件可有效减少分离器流场中的回流和二次涡流,还引入了重力消能和水洗作用.聚结板可显著提高油水分离效率,在流量较大的时候,聚结板分离效果下降,出现对粒径选择性的单一分离作用.聚结板的结构和材质对液滴的聚结沉降影响很大,应根据工况和处理条件进行合理选择.     

结构参数对旋流沉降组合油水分离器性能的影响

对影响旋流沉降组合式油水分离装置分离性能的不同操作参数进行了试验研究。在大量试验数据的基础上,分析了旋流器不同叶片数、出口角,沉降器板长、倾角、板间距及聚结材料对分离性能的影响,试验确定了各个结构参数的适宜值。     

含聚污水配制聚合物溶液的影响因素实验研究

文章研究了高温高盐油藏条件下,含聚污水中残留聚合物、固体悬浮物、污水含油及溶解氧对配制聚合物溶液的影响作用。研究结果表明,污水中残留聚合物对配制聚合物溶液的表观黏度具有一定的贡献作用,但当残留聚合物浓度超过600 mg/L以上时,贡献作用逐渐变小;污水中低含油对配制聚合物溶液的影响不大,当污水中含油量超过200 mg/L时,会对聚合物溶液的黏度带来不利影响;随着悬浮物含量的增大,聚合物溶液的黏度呈下降趋势,聚合物目标液的浓度越高,受到的影响越大;溶解氧对聚合物配制聚合物溶液的表观黏度产生重要影响,且聚合物的黏度在最初10天内损失严重。在利用污水回注储层时,应充分考虑各种因素对聚合物溶液的影响,同时也需要考察污水对储层物性的影响。     

固体颗粒密度对多相耦合油水旋流分离性能的影响

为进一步提高油田采出液油水分离效率,提出了一种多相耦合分离方法,向油水混合液中加入第3相介质固体颗粒,提高旋流器分离性能.采用离散相模型,在不同固体颗粒密度条件下,对旋流器内的固体颗粒分布等进行数值模拟分析.结果表明:加入固体颗粒可以提高旋流器的油水分离效率,最大可提高2.88％.     

锥段长度对微型旋流分离器内流场影响的数值模拟

采用CFD软件FLUENT对3种不同锥段长度的微型旋流分离器中的液相流动规律进行数值模拟.模拟结果表明,随着旋流器锥体长度的增加,旋流器内切向速度降低,径向速度减小,轴向速度增大,压降减小,分流比增大.适当加长旋流器长度可获得较佳的分离性能,然而过分增加旋流器长度,分离性能反而会降低.     

油水旋流分离器内部流场的CFD模拟

采用计算流体力学数值模拟方法研究油水旋流分离器的内部流场,模拟出分离器内轴向速度变化规律,得到钻井液气液旋流器内部流场的特征。分析油水旋流分离器内部油相体积浓度分布,得到了油水旋流分离器内部流场的分布规律和油水两相流的分离特性,为油水旋流分离器的工艺设计提供了参考依据。     

油-水旋流分离器计算流体力学模拟效果分析

油-水旋流分离器是一种新型的水力旋流设备之一。在石化等行业中显示出越来越广泛的应用前景。掌握旋流分离器内液体的流动特性对旋流分离器的应用是非常重要的。利用计算流体力学（CFD）软件对其流体的分析是分析方法之一。通过CFD对油-水旋流分离器内流态的三维数值模拟,发现这种研究方法存在一定的局限性和不完全性,如所采用的迭代次数就对液分离器的模拟效果有著明显的影响。     

聚结构件结构对重力分离器油水分离性能的影响

为考察聚结构件结构对油水重力分离器分离性能的影响,在理论分析的基础上,采用错搭波纹板、开孔波纹板以及网状波纹板进行了室内实验研究,并从停留时间、油相浓度分布、分离效率、聚结结构前后油相浓度及中位粒径差等方面进行了全面对比。结果表明,网状波纹板结构对小液滴具有较好的聚并作用,能显著提高油水分离效果,缩短停留时间;开孔波纹板次之,而错搭波纹板效果最差。实验发现,良好的亲油疏水性、具有足够的油滴上浮通道以及与混合相具有较大的接触面积,是性能优良的聚结结构所应具备的三个条件。上述工作为进一步开发高效紧凑的油水重力分离设备提供了依据。     

油水重力分离器的数值研究

采用FLUENT商用软件,对重力式油水分离器入口、斜板、平板以及重力沉降区域内流场和浓度场进行了数值分析,并考察了分离器结构参数、操作参数以及油品的物料性质对分离效果的影响。研究发现,分离器的分离效果良好,分离器的水力特性有待提高;分离器内板间距、板倾角和板长存在最优值;油品黏度越小、密度越小、粒径越大,分离效果越明显;混合物入口流量越大、混合物中油相体积分数越小,分离的过程越难实现。本工作为进一步开发高效紧凑的卧式油水重力分离设备提供了参考。     

旋风分离器内颗粒质量浓度分布数值模拟

采用颗粒随机轨道模型和单元内颗粒源法,对旋风分离器内不同粒径颗粒质量浓度分布进行了数值模拟。结果表明,粒径较小的颗粒(dp≤4μm)大部分在旋风分离器分离空间锥段进行分离,而较大颗粒(dp>4μm)大部分在环形空间与分离空间筒段即被分离。随着颗粒粒径增加,分离器外壁的颗粒质量浓度逐渐呈螺旋灰带分布,内旋流夹带减小,环形空间顶板下方出现顶灰环。升气管入口0.25D(筒体直径)附近的短路流对小颗粒的影响较大。在分离空间下部排尘口附近0.5D有明显的颗粒返混,返混量随着颗粒粒径增大而减少。     

The downhole hydrocyclone separator for purifying natural gas hydrate:structure design,optimization, and performance

ABSTRACT

The exploitation efficiency of natural gas hydrate is highly affected by sand production. In this paper, hydrocyclone purification separator was designed. A combination of single factor with computational fluid dynamics (CFD) was used to optimize the structure parameters. The performance of optimized hydrocyclone was also investigated. It shows that the sand separation efficiency increases from 90.4% to 98.7%, and the natural gas hydrate separation efficiency increases from 89.5% to 97.8%. Furthermore, the cut size of sand and natural gas hydrate are as low as 3 and 2 µm, respectively, and separation efficiency remains above 80% under inlet parameters. It can provide some reference for the design and manufacture of the in situ purification separator for gas hydrate mixture slurry.     

高效复合聚结板式油水分离器数学模型

通过对油水分离过程中油滴在聚结板间浮升和在聚结板表面聚结的过程机理的研究,建立了关于聚结板式油水分离器的油水分离过程数学模型,求得分散相液滴分离所需的时间。该模型充分考虑了油水两相的物性以及两相分层流动对分离过程的影响。     

油罐机械清洗系统新型油-水分离装置

论述了油罐机械清洗系统油-水分离装置的现状,并简要介绍了一种先进的油-水分离装置.该油-水分离装置配合其他油罐机械清洗设备,能够实现自动密闭撇油和污水除油达标处理.     

Experimental investigations on a cyclone separator performance at an extremely low particle concentration

In order to evaluate the influence of extremely low particle concentration on separation performance of cyclone separator, the overall collection efficiencies and grade efficiencies of a cyclone separator with particle concentrations of 5-2000 mg/m³ and inlet velocities of 6-30 m/s have been investigated under ambient temperature and atmospheric pressure conditions. Aerosol spectrometer based on measuring particle number is used to measure the particle concentrations and particle size distributions of the inlet and outlet of the cyclone separator. The overall efficiency is equal to the ratio of the particle concentration difference between the inlet and outlet of the cyclone separator to the inlet particle concentration. The grade efficiency is obtained by comparing the particle size distributions of the inlet and outlet of the cyclone separator. The effects of particle concentration on separation performance are predicted by Smolik empirical model. Particle agglomeration, which has been found in the inlet and outlet of the cyclone separator, has a very important influence on the collection efficiencies and grade efficiencies of the cyclone separator at the particle concentration of 5-2000 mg/m³. The cut sizes for different inlet gas velocity with extremely low particle concentration can be quantitatively calculated by Barth model, Mothes and Loffer model and Muschelknautz model, respectively. Experimental results show that the overall collection efficiencies and grade efficiencies increased with the increasing particle concentrations and inlet velocities, and most of the particles with the diameter bigger than 10 μm can be removed by cyclone separator.     

环流旋流器的结构与性能研究

以细沙和水的混合物作实验物系 ,分别对四种不同结构尺寸的旋流器进行了研究 ,测定了不同操作条件的压降和分离效率。实验结果表明 :带分离柱的环流式旋流器压降最低 ,效率最高。由该旋流器的粒级效率曲线可以看出 ,直径小于 5μm的颗粒 ,由于比较容易被大颗粒夹带分离 ,其分离效率比 7.5μm左右颗粒高。