固液分离水力旋流除砂器的数值模拟

利用CFD软件,采用雷诺应力模型分别计算了300型和250型水力旋流除砂器的内流场,得到了2种水力旋流除砂器的轴向、径向、切向速度及压强的分布曲线。通过对所得结果的分析,发现模拟结果基本符合旋流除砂器的运行规律。比较2种旋流除砂器的内流场,表明改进的300型水力旋流除砂器的结构及分离能力优于原来250型水力旋流除砂器,为水力旋流除砂器的优化设计和选型提供了可靠的设计依据。     

旋流环流式除砂器试验

旋流环流式除砂器突破了普通水力型液固水力旋流器的结构形式，即在其内部增设一个圆柱形筒体，液体（连续相）可由内筒底部旋转而上，直接从顶部溢流口排出。特点是：流动路程短，沿径向速度梯度小．设备压降低。现场工业试验表明，当设计流量为20m3／h，d50＝70μm，砂粒的平均粒径为117μm时，砂粒的级分离效率为97％，除砂器压降为0．06MPa。     

集输系统不停产旋流除砂器优化设计

油田含砂污水的固液处理一般采用水力旋流分离器.为降低分离成本和提高分离效果,对固液分离设备--水力旋流分离器的优化设计进行了探讨.文章介绍了优化设计的基础计算依据、计算方法、结构参数和数学模型.实际应用表明,在集输系统密闭除砂装置中使用优化的旋流除砂器,不但除砂效率高,分离粒度细,而且生产工艺先进,设备结构紧凑,运行费用低.     

NCS250多功能旋流清洁器在中原油田的应用

针对钻井液处理系统中除砂器和除泥器的工作特点,对进液涡室和溢流管进行优化设计,并采用特殊设计的环流旁通管,研制成NCS250多功能旋流清洁器。它兼有除砂器和除泥器的功能,可完全除去钻井液中的砂粒,并部分除泥,从而减轻除泥器的载荷,提高其处理性能。8台多功能旋流清洁器的现场使用表明,其除砂效果好于常规除砂器,其分离的最小固相颗粒≥25μm,分离粒度25～74μm,并可除去部分污泥,是钻井液处理中的一种较为理想除砂设备。     

旋流除砂器气—固两相流场模拟分析及结构优化研究

旋流除砂器在油气测试现场应用中存在小颗粒固体除砂率低的问题，鉴于此，文章采用计算流体动力学软件(CFD)Fluent中的雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋流除砂器内部的流场特性和运动轨迹进行模拟分析，通过对旋流除砂器敏感性参数模拟分析得出：除砂率随着入口流速和工质颗粒直径的增大而增大，且当流速达到10 m/s,颗粒粒径达到5μm时，该型除砂器的除砂率即可达到80%以上，然后基本维持稳定。通过对除砂器结构优化改进，模拟研究发现：将除砂器的圆形入口改为方形入口可以显著提高该型除砂器对小于5μm粒径颗粒的除砂率，且可以有效减小除砂器顶部由于高流速、大粒径造成的颗粒堆积现象，对提高该型设备的现场适用性具有较高意义。     

井下新型高效除砂装置流场模拟及工艺参数影响规律研究

目前国外已开始试用一种新型高效井下旋流除砂装置,而我国尚未有深入的研究。根据除砂装置内部的液固两相流场状态,选取DPM离散相模型,运用fluent软件对除砂装置内部流场进行模拟,而后研究了不同参数对内部流场的影响。结果表明,流体的黏性对除砂装置分离效率影响很大,在海上油田常用的9-5/8油管内,低黏性流体使用该装置效果较好,底板直径170 mm、入口宽度20 mm左右更有利于井下除砂装置的使用。     

稠油旋流除砂影响因素

稠油携砂给地面生产设施及外输管道带来严重安全隐患,而稠油的高黏特性造成油砂分离困难。优化旋流器结构,探索旋流器高效除砂的进料条件范围对实现高黏稠油旋流除砂具有重要意义。为此,利用数值模拟方法,研究了不同稠油黏度、含水率和旋流器几何结构下的除砂率和压降。结果表明：油水混合液黏度对砂粒分离效率影响显著,远大于旋流器结构对除砂效果的影响;旋流器结构参数中的入口直径、溢流口直径、锥段长度对旋流场和除砂率影响最显著;控制分流比可减少油相从底流口流出,减少资源浪费,但在高黏低含水率条件下调控分流比才具有效果和意义。该研究结果可为稠油旋流除砂器结构优化和旋流除砂工艺设计提供借鉴。     

入口颗粒对旋流除砂器壁面磨损的影响研究

基于计算流体动力学方法,采用Fluent软件中的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型,选取旋流除砂器常见工作状态,数值模拟研究了颗粒入口速度在5～15 m/s、质量浓度在10～30 kg/m3变化时对旋流除砂器壁面磨损的影响,得到了旋流除砂器内壁磨损分布规律。模拟结果表明,旋流除砂器壁面磨损分布并不均匀,入口环形空间以及底流口附近磨损率较大。颗粒入口速度和质量浓度的变化对旋流除砂器壁面磨损整体分布影响较小,但入口速度的变化会改变各磨损区域内磨损最严重点的位置,入口环形空间壁面磨损位置变化最为明显,而颗粒质量浓度的变化则对壁面磨损最严重点的位置影响较小。颗粒入口速度和质量浓度的增大都会使旋流除砂器最大磨损率增大,入口速度对旋流除砂器最大磨损率的影响比质量浓度更大。     

新型螺旋除砂器的设计与应用研究

目前油田使用的常规固-液分离设备无法对高含砂、大流量的砂-液混合物进行高效分离,为此设计了一种新型分离设备——螺旋除砂器。依据工程流体力学中的伯努利方程建立了螺旋除砂器相关结构参数的数学模型,利用MATLAB软件对模型中的数据进行分析处理,确定其最优结构参数;根据具体结构尺寸,建立三维模型,利用FLUENT流体仿真软件对其内部流场进行仿真分析。对比分析理论计算值与模拟仿真值,发现2者之间偏差较小,进一步证明了螺旋除砂器结构设计的合理性。螺旋除砂器内部流场的仿真模拟,验证了螺旋除砂器对固-液两相混合物分离的可实现性,并为螺旋除砂器实际的设计制造提供了理论依据。     

旋流除砂器器壁冲蚀磨损机理和措施

旋流除砂器是一种利用气-固两相因旋转所转产生的离心力从气流中把固体颗粒分离出来的一种分离装置,工作性质和固体颗粒存在于内部工作环境,决定了旋流除砂器器壁冲蚀磨损的必然性。既然除砂器器壁的冲蚀磨损无法避免,就只能从磨损的结构形态出发,了解器壁磨损的具体部位及磨损类型,分析磨损产生的机理,找出影响器壁冲蚀磨损的因素,降低器壁冲蚀磨损的程度。