除油水力旋流分离器流动机理和性能预测研究

深入研究了除油水力旋流分离器的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法,并采用计算流体力学的原理和方法,建立了研究液液水力旋流分离器的物理模型并给出了修正的三维K-ε模型即RNCK-ε模型和分散油相的代数滑移混合模型ASN。利用该模型,计算得到了水相和分散油相的等浓度分布图及用于判断旋流分离器分离性能的流量-压力降曲线、流量-效率曲线和粒级效率曲线,利用实验得到的数据,对三条曲线进行了验证。结果表明,理论计算与实测数据吻合较好。     

论液-液水力旋流器的CFD方法

在液-液水力旋流器数值研究过程中,几何模型的网格划分、对流-扩散项的离散格式的确定以及湍流模型和多相流模型的选择都非常重要,结合CFD(计算流体动力学)理论、液-液水力旋流器内流场特性和前人的研究成果进行探讨.研究表明,网格划分首选六面体网格单元,对流-扩散项离散用QUICK格式计算精度更高,利用Reynolds-Stress模型对湍流场进行模拟更合理可信,采用2相流动滑移模型模拟其内的油相运动过程也较为客观.研究的结论对采用CFD方法优化设计液-液水力旋流器具有指导意义.     

油水分离旋流器流场和分离性能的数值模拟

深入研究了液-液水力旋流器的流动机理,并采用LRR应力模型对油水分离旋流器的油水两相流场进行了数值模拟。通过数值计算得到了水力旋流器内流体流动的流线图、等压线以及速度矢量图,并且研究了不同参数(分流比、进口压力以及溢流管直径)对分离效率的影响。计算结果与理论分析一致,证明了模型和算法的正确性。研究成果为前人试验和理论总结提供了有力的理论支持,同时为进一步研究水力旋流器的分离机理、流场特性以及结构优化设计提供了一条有效的途径。     

新型多孔溢流管式旋流器的结构模拟分析

基于计算流体力学(CFD)方法,应用FLUENT软件,以脱油型液-液水力旋流器为原型,探索多孔溢流管式结构对旋流器分离性能和压力特性的影响。研究了多孔溢流管式旋流器溢流管的伸入长度及溢流管直径的影响。研究发现,溢流管伸入长度加长能起到聚结作用,多孔溢流管式旋流器可提高溢流口处的油相体积分数,有利于轻质分散相油相的向上流动。     

油水旋流分离器流动机理和分离性能研究

采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法．对油水分离器内的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法进行研究。得出了分散油相等浓度分布云图和用于判断旋流器分离性能的流量-效率曲线、流量-压力降曲线、分流比-效率曲线和粒级效率曲线。利用试验对曲线进行验证，结果表明，理论计算与实验数据曲线在一定范围内变化趋势一致，根据曲线可对旋流分离器的性能作出判断，并确定处理能力及是否对来液采取必要措施来提高分离效果等。     

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.     

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.     

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。     

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。     

国内外液-液水力旋流分离器研究进展

首先从液-液水力旋流器结构与工作原理出发,综述了液-液水力旋流分离器的国内外研究进展,重点对液-液水力旋流分离器的试验模拟技术研究现状、液-液水力旋流分离器数值模拟研究概况以及液-液水力旋流器在油田的发展状况等进行了详细介绍。最后对液-液水力旋流器的数值模拟技术提出了几点认识和建议。     

油水分离用水力旋流器分离性能曲线与实验

描述了水力旋流器性能的评价指标,运用流体力学的流场模拟和油滴的模拟技术,从理论上计算旋流器的流量-效率曲线、流量-压降曲线及粒径-效率曲线,并与实验数据做比较,得出结论：(1)理论计算结果与实测值的关系曲线变化趋势一致,因此可以采用流场模拟的方法预测旋流器的分离性能;(2)利用流量-压降曲线和流量-效率曲线可确定单根旋流管的处理能力及处理效果,相应得到并联旋流管的根数,或根据分离要求及系统所能提供的能量得到处理能力;(3)采用粒径-效率曲线可预测等概率粒径的大小,从而为是否对来液采取处理措施提供依据;(4)利用流场数值模拟方法预测旋流器的性能,可节省投资并缩短开发周期。     

脱油型水力旋流器分离准数模型的建立

在分析影响脱油型水力族流器分离性能的结构参数、操作参数、物性参数和分离性能指标的基础上，利用相似理论推导出相似准数，结合逐步回归分析方法处理现场试验数据，建立了能反映脱油型水力旋流器分离性能的指标与其影响参数间的分离准数模型，统计检验结果表明，这组模型具有较高的精度。对模型分析后认为：除油效率主要受处理液含油浓度影响，其次受底流口压力与进口压力的比值pu／pi、雷诺准数的影响；分流比主要受pu／pi的影响，其次受溢流口直径和底流口直径影响；要提高旋流器的处理量，主要应增大旋流器的当量直径，但增大族流器的当量直径对提高除油效率却未必有利。该模型的建立对脱油型水力旋流器的参数优化及进一步研究提供了一种方法。     

含油污水除油用旋流器的研究

为提高含油污水的油水分离效率 ,用油水混合物作为试验物料 ,通过析因试验 ,研究了旋流器用于含油污水除油的分离性能。探讨了溢流分率、溢流口直径、进料浓度、入口直径、尾管长度、进料流量及温度等对旋流器分离性能的影响。结果表明 ,上述参数均存在最佳结构尺寸和操作条件。在压力降为 0 3～ 0 5MPa时 ,旋流器的油水分离效率可达 99% ,即可将含油污水的含油量从 1 0 0 0ppm降到 1 0ppm。所得结果可用于指导含油污水除油用旋流器的设计和操作     

注聚采出水脱油用水力旋流器机理及试验研究

聚合物驱油技术的实施，改变了油井产出水的性质，以致产出水油水分离的难度明显增大。为了确定用于聚合物驱产出水脱油处理的水力旋流器结构型式，首先在室内对普通脱油型水力旋流器的内部速度场进行了激光测定。试验研究显示，在聚丙烯酸胺含量较低（例如100或200mg／t）时，水力旋流器内液体的运动速度有所升高；反之（例如聚丙烯酸胺的含量为300或400mg／L时）则降低。考虑到大庆油田聚合物驱采出水中聚丙烯酸胺含量一般为400mg／L，决定把加大液流的运动速度作为研制水力旋流器的主要依据，并在结构上加以改进，设计制造了1台脱油型水力旋流器。在大庆油田的现场试验表明，样机的分离效率高达85％以上。     

A Comparative Study of the Flow Field of High Viscosity Media in Conventional/Rotary Hydrocyclones

The flow fields inside conventional and rotary hydrocyclones were simulated respectively.In these simulations, water only and oil-water mixture,with distinctly different viscosities,were used as continuous phases.Simulation results agreed well with the experimental measurements.Simulation results showed that the conventional hydrocyclone could effectively separate sand from water,but could not separate sand from high viscosity water/oil emulsion.This showed that the viscosity of continuous phases influenced greatly both the separation efficiency and the flow field distribution in the conventional hydrocyclone.For high viscosity oil/water sand dispersion(mixture),the rotary hydrocyclone has better separation performance than the conventional one,with a more favorable flow field distribution.     

采出液温度对油水旋流分离器内流场及分离性能的影响

为探究油田采出液温度对油水分离旋流分离器(简称旋流器)性能的影响,采用数值模拟与试验验证相结合的方法,研究不同温度下旋流器分离流场内的流动参数、油相分布、油水分离效率的变化规律。结果表明：随着采出液温度升高,分离流场中油水混合物的切向速度、压力、湍动能以及油滴粒子的径向沉降速度均增大,旋流器的分离性能提高;随着采出液温度升高,旋流器轴心处油水混合物中油相体积分数提高13.97百分点,油相体积分布非均匀度降至80%以下,油芯平均直径减小0.16 mm,轴心处的油相富集程度提高,分布均匀;当采出液温度高于70 ℃时,旋流器分离效率达99%以上。