螺旋式井下油气分离器设计与分析

螺旋式井下油气分离器是一种利用离心分离和紊流化使气泡聚合的原理 ,最大限度地利用套管截面积来降低油气进泵前的回流速度 ,增强“回流效应”分气作用的新型油气分离器。介绍了它的工作原理 ;推导了螺旋结构参数的设计计算公式 ;分析了各种参数对分离效果的敏感性 ;给出了设计实例。从分析及试验结果可以看出 ,螺旋式井下油气分离器特别适用于产量大、气油比较高且又无法连续自喷的油井 ,是“下喷上抽”举升方式的新型高效井下分离器     

螺旋式井下油气分离器设计与分离效果分析

螺旋式井下油气分离器基于离心分离和紊流化使气泡聚合的原理,最大限度地利用套管截面积来降低油气进泵前的回流速度,可以减少气体对泵的影响,提高抽油泵泵效,有效地使油流中的自由气在进入抽油泵前分离出来,特别对高含气井起到较好的气液分离效果。为更好地研究其工作特性,提高其油气分离效果,给出了分离器结构参数的设计计算公式。结合优化设计应用实例,对影响分离效果的螺旋参数、物性参数、操作参数进行了敏感性分析,对现场的应用设计具有指导作用。     

螺旋式油气分离器的设计与试验

针对现有常规重力式和螺旋式油气分离器应用范围受限和分离效率低的问题,研制出重力分离和离心分离组合的螺旋式油气分离器。通过对不同螺距、不同长度的螺旋式油气分离器的水力阻力损失、分离效率的室内试验,得出优化的结构参数;选择4种不同规格的分离器在宝浪油田13口不同类型的井上进行现场试验。室内和现场试验结果表明,当油气比为250m3/t左右时,采用螺距为0·08m、有效长度为1·5m的螺旋式油气分离器分离效果最好,能大幅度提高有杆泵采油井泵效。     

高效油气水砂分离器油水分路运行的探讨

高效油气水砂分离器是新一代油气水砂分离设备,适用于处理不同含水率的轻质、中质及重质油气水混合物.设备采用来液预处理、板槽式布液、机械聚结和整流、油水液位及油水界面自控等技术为油水分离和气液分离提供了良好的流场环境及分离环境.重点介绍了高效油气水砂分离器在操作过程中遇到的问题及所采取的技术对策.     

SFS-GLCC分离器结构设计及优化

针对传统旋流分离设备应用条件限制性大、工况环境敏感性高和出口流体排放不佳等缺点,利用雷诺应力模型设计了一种带有圆形稳流器、螺旋式入口和锥式筒体的稳流螺旋驱锥式气液旋流分离器(SFS-GLCC分离器)。SFS-GLCC分离器的螺旋式入口能促进气液两相分层,使入口流型呈现团状流;稳流器可避免底流口夹带气和溢流口排气不彻底;锥式筒体能提高流体旋转速度,延长分离液腔内停留时间。基于Python液滴破碎的TAB判定模型和剪切气流驱动下旋流器内液滴破碎模拟,得到如下结论:SFS-GLCC分离器气柱边缘和器壁附近切向速度变化起伏大,具有很高的速度梯度,位于该区域的液滴稳定性较低,更易变形和破碎;入口速度为40 m/s时液滴稳定性更强。研究结果可为气液旋流分离器的优化设计提供一定的借鉴和参考。     

潜油电泵油气分离器性能测试系统研制

油气分离器是潜油电泵的四大部件之一,机械结构简单,而内部流场却十分复杂,结构与分离效率的关系尚不能从理论上分析,为此研制了潜油电泵油气分离器性能测试系统。潜油电泵油气分离器测试系统主要由主体测试装置、钢结构托架与支座、气液测试管路3部分组成,通过测量进入油气分离器中井液的气体量以及经过油气分离器分离出来的气体量,计算出油气分离器的分离效率。它的成功研制为现有油气分离器的优化以及新型油气分离器的开发提供了准确可靠的依据,是油气分离器产品质量检验必不可少的试验设备。     

高油气比油杆泵配套技术

由河南油田工程技术研究院研究的高油气比汕杆配套技术适用于油旧低扎、低渗、井深井温高、原油油气比高、含蜡量高、储层水敏性强、井跟轨迹复杂的油井。其技术特点为：①防气斜井杆式抽油泵采用双蘑密封的环阀式结构，防气能性好，泵效高，适用的油气比高、井斜角大。②螺旋式蚌下油气分离器采用了离心分离和重力分离组合分离方式，分离效率高。     

电潜泵机组油气分离器的腐蚀研究

针对电潜泵机组用油气分离器壳体冲蚀情况,利用Solidworks和Fluent软件对其进行数值模拟分析。分析结果表明,在分离器叶轮处,含砂油气混合井液的速度明显高于其他部位,最高可达11.450 0 m/s,远高于国标规定的最大流速2.133 6 m/s;在叶片出口处速度矢量的方向杂乱不一,高速含砂油气混合井液会剧烈地冲击分离器内壁,离心力对分离器壳体内壁产生较大的剪切力;在长期的冲蚀和剪切作用下,分离器壳体变薄,加之腐蚀作用,进而造成分离器壳体断裂落井。为此,对油气分离器进行技术改进——选择氧化锆作为耐磨衬套的材料以及在叶轮下部加入壳体衬套。改进后的油气分离器在胜利油田共应用611套,仅发生分离器筒断落井事故15井次,而2008年就有20井次。改进后的油气分离器有效防止了分离器筒断事故的发生,应用效果显著。     

基于蒙特卡洛算法的旋风分离器优化设计

为了提高旋风分离器的分离效率,基于蒙特卡洛算法建立了旋风分离器优化设计的数学模型。采用雷诺应力模型数值模拟旋风分离器内的强旋湍流流动,使用随机轨道模型单相耦合模拟固相颗粒的运动轨迹,从而计算分离效率。通过给定气体处理量、密度、黏度与颗粒范围等初始条件,进行旋风分离器优化设计。计算结果表明,蒙特卡洛算法能够对旋风分离器筒体直径、入口高度、入口宽度、内筒直径、内筒插入深度、直筒长度、总长度与排料口直径等参数的最优解进行快速搜索,实现旋风分离器高效分离的目的。     

新型两级电动潜油泵用油气分离器的设计与试验

由于油井产出液中的大量游离气会对电动潜油泵的性能产生不利影响,而随着油田的深入开发,高含气井将不断增多,而现有电动潜油泵油气分离器效率较低,为此,进行了新型两级电动潜油泵用油气分离器的设计与模拟试验,以提高高含气井中电动潜油泵的泵效.新型两级电动潜油泵用油气分离器以水力旋流器为第一级,以离心旋转式分离器为第二级.设计样机的室内模拟试验数据表明,该分离器分离效果较好,与当前在用的两级油气分离器相比,分离能力大幅度提高,能够满足更高含气井电动潜油泵对油气分离器的要求.新型油气分离器的两级复合结构设计,为今后井下油气分离器的开发提供了依据和技术支持.     

高效三相分离技术在原油脱水中的应用

为解决油气集输与处理系统存在的油气损耗大,油、水分离效果差等问题,采用了高效三相分离器.文章介绍了该分离器的结构、工作原理及油气集输与处理系统改造前后的运行情况,实践证明,该高效三相分离器具有结构紧凑、处理能力大、综合功能强、分离效果好、自动化程度高的特点,减少了油气集输与处理系统的设备,简化了流程,脱水效果达到99%以上,同时降低了一次隔油罐进口的含油量.     

油气水分离器内液相的晃荡固有频率研究

当外界激励频率与浮式生产平台用油气水分离器内液相晃荡固有频率接近时,将引发液相共振的问题。利用基于势流理论的势流体单元,建立了适用于任意三维刚性贮液容器内液相晃荡固有频率的有限元分析模型,并对油气水分离器在不同分离器筒体长度、直径和液位高度等情况下,液相晃荡固有频率的变化规律进行了研究,提出了提高液相晃荡固有频率以避开共振频带的途径和方法。结果表明:在对浮式生产平台用油气水分离器进行结构设计时,为避开共振频带,可通过减小筒体长度的方式来增大液相的纵向晃荡固有频率,通过减小筒体直径和提高分离器内液相高度的方式来增大液相的横向和混合晃荡固有频率。     

筒体直径对旋风分离器性能的影响

筒体直径是影响旋风分离器效率和压降的重要结构参数。以硅微粉为原料,在保证几何结构相似的基础上,对筒体直径分别为200、300、400mm的Stairmand型旋风分离器进行冷态对比实验,考察了不同情形下筒径对旋风分离器分离性能的影响。结果表明,旋风分离器按几何相似放大,筒径增大,在同一入口气速下,分离效率下降而压降升高;在同一处理气量下,分离效率和压降都下降。如将入口尺寸与处理气量固定,其它尺寸按几何相似放大,筒径增大则旋风分离器的分离效率增加、压降降低。进而又用几个较新的分离模型对实验进行了计算比较,发现模型计算结果与实验结果的趋势大体一致,基本上能预测筒径变化对旋风分离器分离效率与压降的影响趋势,但都不能定量计算筒径对其分离性能的影响。     

美国油气分离器

油气分离器是油气集输系统中常用的一种设备,它可以将油气混合液进行分离。还有一种是气液比相当大,液体以雾或液滴形式存在于气体中,分离这种气液混合流的设备称为气液分离器,例如除油器或洗涤器。本文仅就美国油气分离的质量标准及分离器的结构做一简介。     

低产油田复合式油气水分离技术

复合式油气水分离器是一种结合离心力、重力、膨胀等多种分离原理于一体的全新复合式分离器,其主要应用T型管气液分离和螺旋管油水分离原理,在去除游离水方面有着独特的优势.通过在龙一转开展不同温度、压力、含水率及处理量对分离器分离效果及运行参数影响的试验,结果表明:具有膨胀和重力原理的T型管部件,能够起到良好的气、液预分作用,可以有效地促进下一步的液相分离;旋流分离能有效地将不同的流体在短时间内进行分离.复合式分离器应用于百井工程的零散区块,处理后的原油不含游离水,节省拉运费用21%;应用于转油站可以降低外输规模,节约投资15%.     

轴流式气-液旋流分离器分离特性

针对内部设有中心体的轴流式气-液旋流分离器,根据液滴在分离器内部旋流场的受力情况,建立分离器分离效率模型。实验发现,当液滴直径大于10 μm时,通过理论模型求得的液滴粒级分离效率与实验值吻合较好;在一定气速范围内,减小导流叶片出口角、增加中心体直径以及减小排气管直径均能够提高分离效率,即对于一定结构的分离器,存在相应的临界气速能够使分离器的分离效率达到最大值,随气速继续增大,分离效率呈下降趋势。根据实验结果提出分离器在不同工况下的设计准则,当气速高于临界气速时,为保证分离器分离效率,维持较低压降,设计导叶出口角为45°,中心体直径与筒体直径比为0.5,排气管直径与筒体直径比为0.85,分离器长度与筒体直径比为3。当入口气速低于临界气速时,可根据理论模型对分离器结构参数进行调整。     

粗旋风分离器内气相流场研究与数值模拟

采用CFX软件提供的DSM模型对催化裂化沉降器内粗旋风分离器中的气相流动规律进行了数值模拟,并与用五孔探针测试的流场进行了比较。结果表明,采用合适的网格系统和边界条件等,DSM模型对粗旋风分离器具有良好的预测精度。对实验和模拟结果的分析表明,粗旋风分离器内流场与常规旋风分离器的流场不同,升气管和料腿均存在回流区,升气管回流区最大可波及分离空间,对分离空间流场有很大干扰。料腿直径的减小以及灰斗的存在使升气管排出的气量增大并使升气管、料腿回流区大幅减小,从而在宏观上保证了气固分离效率和较小的气相停留时间。     

浅谈分离器液面和压力的控制

分离器要能保持良好的分离效果,需对其液位和压力进行控制。传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。在分离器的变压力液面控制中,利用浮子液面控制器带动油和气调节间,使其联合动作,控制原油和天然气的液量,完成对分离器中液位的调节,而不对分离器的压力进行控制。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流,减小分离器的压力,提高分离效果。     

海上某平台生产分离器油水分离应用探讨

以海上某平台生产分离器为例,介绍了分离器的结构和工作原理以及在实际运行中存在的问题.分析讨论了分离器油水界面高度、药剂处理效果、运行温度及分离器A/B进液不均等因素对分离器分离效果的影响,为生产分离器在海上平台更好地进行油水分离应用提供了借鉴参考.     

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。