油田集输系统除砂技术概况

1 井口除砂器(1)原油井口螺旋管流除砂器。由西安交通大学发明的原油井口螺旋管流除砂器 ,包括一螺旋管线 ,螺旋管线的端口配置一出砂口 ,管线与出砂口的交汇处配置一楔片 ,能够借助油井剩余能量而无需外加驱动力从管道中直接除砂 ,具有流程简单、无易损部件、低阻力的特点。(2 )多相井口除砂器。旋流多相井口除砂器由克雷布斯石油技术公司研制 ,气液切向进入旋流器中 ,并以涡流方式旋转。较重的砂子被抛向器壁 ,而较轻的气液流体则被迫进入旋流中心作为溢流物从顶部流出。作为沉积物的砂子通常聚集在底部。由于重力 ,这些砂子会落入储存器…     

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。     

旋流除砂器的结构设计

该文结构对多种旋流除砂器的结构设计和实践，提出了一种新的结构形式。经实验证明大大提高了旋流除砂器的运行寿命以及减少了易损部份的更换次数，基本上解决了旋流除砂器无法长期运转的缺陷。     

旋流除砂器的结构设计

该文结合对多种旋流除砂器的结构设计和实践，提出了一种新的结构形式。经实践证明可以提高旋流除砂器的运行寿命，减少了易损部分的更换次数，基本上解决了旋流除砂器无法长期运转的缺陷。     

高压气井轴向旋流除砂装置

油井生产出的油、气、水、砂高压油气流,通过油井井口轴向旋流除砂装置时,在收缩管段的收缩锥角а与旋叶的双重作用下实现流体的加速与高速旋转.由于砂子的密度较大,其在离心力的作用沿着收缩段与直管段的管壁高速螺旋旋转,当移动到直管段的环形凹槽时,环形凹槽上的4～6个径向抛砂孔将砂子抛到沉砂罐内.该装置可以安装在采气树与油嘴之间,实现了对油嘴与二次节流等装置的保护.比常规径向旋流除砂装置的除砂效率提高了47%以上.     

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.     

页岩气除砂器性能评价方法现场试验研究

页岩气生产井口气夹带较多砂粒,需要用除砂器对砂粒进行脱除以保证下游生产设备的安全,而目前尚缺乏成熟的除砂器运行效果评价方法。针对这一问题,将声学砂粒监测法和离线砂粒取样分析相结合,测试平均除砂效率和粒径15μm的砂粒脱除效率,形成了页岩气除砂器运行性能评价方法。声学监测数据与离线取样分析数据对比表明,声学法测试得到的除砂器效率误差在30%以内,该方法可为页岩气除砂器性能的评价以及日常生产管理提供参考。     

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。     

油田污水除砂装置的研究与应用

油田进入中高含水期，污水含砂量上升，现有污水除砂技术不能满足生产需要，污水含砂问题对注水系统流程、设备带来不良影响。针对上述问题，利用旋流原理研制了除砂装置，经一年来现场试验表明，运行平稳可靠，排污量小，除砂达85％，压降0．04MPa，见到很好效果。     

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。     

除砂器装置

在油田原油集输和处理中，经常遇到采出砂的问题，采出砂造成的危害极大，在国内至今未得到很好的解决，随着油田进入中，高含水开发期，采出砂对油田地面集输和工艺设备的危害日趋严重，本文详细介绍了旋流除砂器，过滤式分离除砂器和重力式除砂器的结构与工作原理。     

大处理液量在线除砂洗砂工艺

为减轻原油集输系统的“砂害”，研究出一种管道旋流除砂洗砂密闭工艺系统。主要除砂原理是采用涡旋离心与重力沉降相结合的分离原理。该系统主要是由分离器、除砂器、泵、污水池等组成。实际运行结果表明，平均除砂率76.7％，大于200μm砂粒的分离效率达到75％，大大减轻了采出液中含砂量大对原油集输系统的危害。并取得了很好的经济效益和社会效益。     

特高含水期油田集输系统除砂工艺配套技术

要想彻底解决采出液含砂问题,需要将井口除砂,转油站、联合站除砂洗砂,容器射流洗砂及污油地除砂洗砂工艺技术配套使用,对井口联合站每个可能沉砂的环节进行综合处理。首先在井口除去大部分砂,以减少采出液对集输管道和设备的磨损,同时在转油站和联合站建立除砂洗砂装置,进一步减少采出砂对站内设备的损害;对于站内容器（如游离水脱除器、三相分离器）则配套射流除砂洗砂装置,定时清砂,提高这些设备的有效容积和分离率;对进入污油池的采出砂则采用旋流器进行洗砂除油处理。该配套技术平均除砂率为99．3％,处理后的砂子均达到国家环保排放标准。     

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。     

出砂冷采地面除砂设备的现状与发展趋势

阐述了原油中砂粒对地面集输设备及生产流程的危害,介绍了除砂设备的基本原理,论述了国内外除砂设备的现状。通过分析新设备及新技术的应用情况,指出除砂设备的发展趋势为:向系统化方向发展,即应开发集砂的分离、清洗和排放于一体的在线除砂装置;将旋流除砂器作为除砂设备的重点研究对象;对含砂率高及含砂粒径分布范围广的原油,要采用多级分离;充分发挥不同除砂装置的除砂优势,相互组合,逐步分离;配备相应的洗砂设备,在除砂的同时保证排放的砂粒安全环保。     

布伦特迪尔塔平台安装首台多相井口除砂器

目前，已建成了世界上首台多相井口除砂器，并成功地用于海上。该除砂器主要用于清洗ＳｈｅｌＥｘｐｒｏ公司布伦特（Ｂｒｅｎｔ）油田的油井。当时这些井的瞬时出砂现象十分明显。在布伦特迪尔塔（ＢｒｅｎｔＤｅｌｔａ）平台，出砂量之高已引起了ＳｈｅｌＥｘｐｒｏ公司...     

旋流除砂器锥套磨损率的计算

在总结一般工业用水力旋流器工作过程和高分子材料磨粒侵蚀机理研究成果的基础上,建立了一套水力旋流器(旋流除砂器)锥套磨损率的准理论计算方法。计算结果与矿场实验实测值基本相符。此方法可用于预测锥套的使用寿命,对旋流除砂器的设计与使用具有指导意义。     

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。     

水力旋流除砂器内液-固两相流动试验与数值模拟

海上油田注水工艺中,水力旋流除砂器除砂性能的好坏直接影响后续过滤器的正常运转。鉴于此,通过试验和数值模拟对TP-Ⅱ-250型水力旋流除砂器内液-固两相流动进行了研究。研究结果表明,RSM模型和DPM模型用于模拟液相湍流流动和固相流动具有很高的计算精度;压降随着进料流量的增加而增加,流体流动与壁面的摩擦以及短路流现象是造成压损的2个重要原因;切向速度和轴向速度是影响水力旋流除砂器颗粒分离的2个主要流速分量;TP-II-250型水力旋流除砂器能将70μm以上的颗粒全部捕集,并且颗粒粒径越小,越容易逃逸,但是对于微小颗粒而言,由于发生团聚和附着作用,其分离效率也能达到较高;除砂效率随着入口进料流量的增加呈现先增加后降低的趋势,进料流量范围为56~62 m3/h时,除砂效率最高。所得成果为水力旋流除砂器更好地应用于海上油田注水工艺提供了依据。     

水力旋流除砂装置工艺设计

本文主要阐述了水力旋流除砂装置工艺设计中的技术问题。其目的主要是为了解决油井采出液携砂对集输系统造成的危害问题，本设计对今后的采出液除砂问题具有一定的参考价值。