振动对油水分离器处理效率影响研究

安装在海洋平台、FPSO以及采油船上的油气水处理装置始终处于振动状态,为了了解振动对分离过程的影响规律,利用FLUENT软件结合UDF软件分别对振动和非振动工况环境下的油水分离器进行了数值模拟。通过对比模拟结果表明,振动对分离器的分离效果、油水相的分布以及内部的流场均有显著影响。建议在设计油水分离器时考虑振动的影响。     

含不同构件的重力式分离器内流场数值模拟

应用Fluent软件的标准κ-ε模型和多相混合模型,对重力式分离器的油水分离内流场进行了三维数值模拟,得到含有2种不同入口构件、4种不同整流构件和6种不同聚结构件的分离器内部速度矢量和流场,分析并比较了不同构件的分离特性。模拟结果表明,该方法可较好地模拟油水两相在分离器内部的流场和浓度分布;耙形入口构件、圆筒整流构件、田字板整流构件、蛇形板相向聚结构件以及斜板交错搭接聚结构件具有较好的油水分离特性。     

液-液分离用水力旋流器内部流场的三维数值模拟

运用商业计算流体力学软件FLUENT对油水分离用水力旋流器（LLHC）进行了三维数值模拟，并对网格的划分、湍流模型和二相流模型的选择及边界条件的设置等技术细节问题进行了探讨。结果表明，运用RSM湍流模型、基于欧拉法的MIXTURE二相流模型和压力边界条件进行数值模拟所获得的速度场、分离效率与实验结果吻合较好。为进一步运用FLUENT软件研究液一液分离水力旋流器的结构优化和性能预测提供了参考。     

海上井下油水分离旋流器结构设计及优化研究

海上油田含水率持续增高,增加了采油平台的处理负担和井下的举升压力,因此有必要对海上特高含水油井开展井下油水分离研究。根据海上油田采出液物性参数,初步设计了6种适用的油水分离旋流器。考虑海洋平台井下油水分离工艺的限制、加工成本及精度与分离效果等因素,确定了BLXDL-D为最佳分离装置。针对变螺距螺旋导流式单锥旋流器BLXDL-D结构类型,采用数值模拟的方法对其主要结构参数进行了优化研究,对模拟的可靠性进行了室内试验验证。研究结果表明:BLXDL-D油水分离旋流器最佳的旋流腔长度为65 mm,溢流管直径为12mm,底流管直径为25 mm,此时旋流器分离效率可达到97. 23%,且压力损失相对较小;不同分流比下分离效率的试验值和模拟值最大误差为4. 79%,验证了数值模拟的准确性。研究结果可以为海上高含水平台的井下油水分离旋流器的设计和应用提供参考。     

高处理流量井筒内旋流分离器分离性能的数值模拟分析

随着井下油水分离技术在海上油井的应用,井下水力旋流器的设计选型成为关键。海上油井产液量大,需要匹配适合于高处理流量的水力旋流器,但关于高处理流量旋流器的设计的理论模型尚不完善,且缺乏相关的经验模型,本文将介绍高处理流量水力旋流器的数值模拟方法,包括网格划分方案、计算模型选取、迭代收敛准则、后处理方法等。并且介绍了数值模拟在井下多级旋流器配置方案设计、结构参数优化、分流比分配等方面的应用。研究结论表明,数值模拟结果可以为高处理流量旋流器设计提供有效依据,为井下油水分离技术在海上油井的应用打下基础。     

油水分离器的杯形对油水分离效果实验研究

针对大庆油田产油高含水背景,研究利用油水分离器对井下油水进行分离,使其达到直接回注的要求,达到节能降耗的目的。而不同杯形的油水分离器油水分离效果不同。在室内进行模拟井筒抽油实验,在相同含水率的条件下,对不同杯形的油水分离器分别进行采出油含水率比较,从中优选出具有分离效果较好的杯形的油水分离器。实验结果表明:倾角六十度、十二棱形的油水分离器分离效果较好。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

受实验条件限制,单纯通过实验研究旋流器的性能周期长,且费用较高。为此,采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法,对油水旋流分离器内的油水两相流流场进行了试验研究。研究表明,采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明,空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

轴流式旋流油水分离器分离性能影响研究

轴流式旋流油水分离器具有结构紧凑和性能稳定等优点。为了得到各参数对其分离性能影响的规律,利用数值试验方法对影响其性能的因素进行了较为系统的分析研究。研究结果表明:长径比在9左右,出水口切向开设较优,油相密度在950 kg/m~3以内、油相平均粒径大于0.10 mm时,分离器分离性能较优,而出水筒大小对分离器分离性能影响不大。切向开设的出水口既能节省径向空间,又能够降低油水分离后的水中含油体积分数,在设计井下油水分离器时,出水管与外筒相切开设,相切的方向与螺旋流动的旋向一致。上述各参数对分离性能影响的大小排列为:油相粒径油相密度长径比出水口开设方式出水筒直径大小。研究结果可为油水分离器的设计及应用提供指导。     

井下螺旋分离器内气液两相流场的数值模拟

根据井下螺旋分离器中气液流场的分散、流动状态以及力学特征,选取颗粒轨道模型作为气液两相流计算模型,运用流体力学软件FLUENT对不同螺旋结构下的气液两相流场进行数值模拟及可视化处理与分析。结果表明,分离器螺旋圈数越多,颗粒越易分离;螺旋结构相同时,颗粒直径越大越易分离,并确定了螺旋分离器的最佳螺旋结构。     

游梁抽油机井井下油水分离器设计及仿真分析

针对游梁式抽油机井间隙供液的特点,设计了适用于139.7 mm(51/2英寸)套管的井下油水分离器,与游梁式抽油机配套使用,在井下完成油水分离、原油举升和采出水回注工艺。根据游梁抽油机的机构运动规律,推导得出了井下水力旋流器的入口流量波动曲线。将该曲线转换为流体仿真模型的瞬态入口边界条件,数值模拟得出了井下旋流器的三维瞬态流场分布,得到了底流含油浓度波动规律。     

井下油水分离机组运行工况诊断数学模型研究

针对单螺杆泵水力旋流型井下油水分离系统,通过研究分析单螺杆泵子系统、水力旋流器子系统、井筒管路子系统、生产层子系统、注水层子系统各自的工作特性和水力学特性,建立了各子系统的数学模型,再基于整个系统的压力、流量等协调关系,建立一套通过井口生产数据、生产层资料以及注水层注水指示曲线来诊断井下机组运行工况的数学模型。用该数学模型对某油区浅1-12井进行分析计算,计算结果表明,该模型合理,能够有效地诊断井下机组的运行工况。     

复合式水力旋流器内部流场的数值模拟

复合式水力旋流器是综合了动态和静态旋流器各自优点的新型水力旋流器.采用修正的RNGK-ε模型,对复合式水力旋流器内部流场进行了数值模拟.计算结果与实验所得数据基本吻合,证明了模型和算法的正确性.其中,轴向速度和切向速度的数值模拟结果和实际测量结果非常接近;在器壁附近的外自由涡区,切向速度的数值计算与实际测量数值基本一致.对径向速度分布规律的模拟将有助于对旋流器的结构及性能的分析,所建立的数学模型和所使用的计算方法为进一步研究复合式水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供了一条有效的途径.     

黏度对三相分离旋流器性能影响的数值模拟

三元复合驱是一种重要的驱油技术,但三元成分复杂,给采出液的处理增加了难度。针对原设计的用于水驱采出液处理的三相分离旋流器,采用Fluent软件,进行了不同黏度变化对三相分离旋流器压力特性和脱气除砂效果影响的数值模拟分析。结果表明,随着黏度的增大,旋流器除砂出口压力损失逐渐增大,分离效率呈降低趋势,脱气除砂效果均受到影响。若用于高黏度介质的处理,必须对现有三相分离旋流器结构进行改进设计。     

井下油气水力旋流分离器结构优化与数值模拟

用数值模拟方法对井下油气水力旋流分离器内的气液分离两相流场进行了研究,通过数值模拟得到流场分布规律符合已知的旋流器流场分布规律。将数值计算与室内模拟试验的分离效率进行了对比,结果表明用数值模拟的方法进行流场研究是可靠的。将油气水力旋流分离器的主要结构及操作参数对分离性能的影响进行了模拟,结果表明水力旋流器经过优化设计可以进行井下油气分离,且分离效果较好。所采用的数学模型及模拟方法为井下水力旋流油气分离器进一步优化结构、提高分离效率提供了一条有效途径。     

不同湍流模型在旋流器数值模拟中的应用

水力旋流器内的流场非常复杂,而旋流器结构及操作上的相对简单又在一定程度上使人们忽视了其流场特性及分离机理研究的复杂性。为了在数值模拟时能够恰当地选择湍流模型,总结了国内外学者在利用CFD进行数值模拟时,采用标准κ-ε模型、RNGκ-ε模型、代数应力模型和雷诺应力模型以及离散相模型对水力旋流器流场的数值预报结果,并且简要分析了各湍流模型的特点,对今后需要深入开展的工作做了阐述。     

底水油藏应用井下油水分离技术的数值模拟研究

应用油藏数值模拟技术考察底水油藏中油水分离器下入生产井后的生产状况，观察油井含水率的改变。同时考虑到注入层对生产层的干扰问题，模拟计算了打隔板下油水分离器的生产状况，考察其防止注入层与产出层窜层的效果。模拟结果表明：厚层底水同层均质油藏的开采可以采用同井注采油水分离技术，此时注水对生产层的干扰是微弱的，并未导致恶性水淹；高含水期下入油水分离器开采时，打隔板控制窜层效果并不明显。     

螺旋式油水分离装置分离行为仿真研究

提出一种螺旋形流道的新型油水分离装置。应用计算流体动力学(CFD)理论,建立了截面为等腰梯形的7圈圆柱螺旋+6圈圆锥螺旋组合而成的仿真模型,并对该装置进行了流道内流场仿真计算。对多种不同截面形状流道的分析比较表明,该装置能用于油井采出液的油水分离,具有结构简单,操作压力低的特点,且梯形截面流道的分离性能优于其它截面形式流道。     

脱气除砂三相旋流器溢流管结构数值模拟分析

在溢流管直径Do和溢流管的伸入长度Lo均分别设定为10mm、20mm、30mm的条件下,利用有限元分析软件对脱气除砂三相旋流器溢流管直径、溢流管伸入长度进行数值模拟和比较分析。结合脱气、除砂的分离效率规律和压力分布规律,综合对旋流器分离性能的影响选择最佳结构参数,得到了合理的脱气除砂三相旋流器结构模型。     

水力旋流器内分离介质流动分布特征数值模拟

提出了脱油型水力旋流器参数关系的结构模型,依据建立和修正的分离场的k-ε湍流数学模型,进行了网格划分,确定出边界条件.描述了水力旋流器内部分离介质的三维流动分布特征对分离性能的影响.对旋流器压力场、速度场和分离介质运动迹线分布特征的数值模拟进行了研究.分析了旋流器内部分离介质流动分布特征的数值模拟结果,实际测试的分布结果与流动场结构中理论计算的分布结果相一致.通过合理控制旋流器操作参数(如流量、压力和分流比等)来实现最佳的分离效果.该研究将为改进水力旋流器结构设计、提高分离性能和降低能耗损失提供参考,也为其更好的推广应用奠定一定的基础.     

基于CFD的水力旋流器流场模拟研究

介绍了一种利用CFD软件进行水力旋流器流场模拟的方法,展示了对旋流器流场最重要的几个物理量的模拟结果,即静压力、切线速度、密度以及空气柱等的分布情况。通过对以上几个主要参数的模拟结果分析,发现模拟结果基本满足(准)自由涡运动规律;对于具体结构的旋流器,可以利用模拟结果较准确地得出旋流器的结构参数n,为旋流器设计提供可靠的设计依据,亦可研究不同工况下水力旋流器的处理效果。