重力式油气水分离场中液滴沉降速度模型分析

在流体力学指导下,通过对重力式分离场中分散相液滴行为特性的分析,阐述了在工程实际应用中的油气水分离设备采用传统的液滴沉降速度模型的局限性;初步探讨了分散相液滴碰撞聚合后,其铅垂运动速度和分离时间及液滴粒径的关系;对具有碰撞聚结现象的液滴和孤立液滴二者在沉降速度、分离时间及水平位移方面进行了分析比较;推导出具有碰撞聚结现象的液滴沉降速度模型;提出了在今后重力式油气水分离设备设计中,采用碰撞聚结沉降速度模型进行设计的必要性.     

重力式油气水分离场中液滴沉降速度模型分析

在流体力学指导下,通过对重力式分离场中分散相液滴行为特性的分析,阐述了在工程实际应用中的油气水分离设备采用传统的液滴沉降速度模型的局限性;初步探讨了分散相液滴碰撞聚合后,其铅垂运动速度和分离时间及液滴粒径的关系;对具有碰撞聚结现象的液滴和孤立液滴二者在沉降速度、分离时间及水平位移方面进行了分析比较;推导出具有碰撞聚结现象的液滴沉降速度模型;提出了在今后重力式油气水分离设备设计中,采用碰撞聚结沉降速度模型进行设计的必要性。     

油水重力分离过程中的液滴动力学分析

为了揭示分散相在重力式油水分离设备中的运动和分离机理，应用液滴动力学理论，对分散相在连续相中的受力、运动和轨迹进行了较为系统的分析。结果表明油水重力分离过程基本都处于Stokes沉降区，可直接采用Stokes解进行液滴的有关受力计算；也可忽略重力沉降过程中的加速效应，直接以终端沉降速度进行液滴的有关运动计算；为了改变设备的分离特性，应尽可能采用较大的流道宽高比，较小的流道层间距等。这对于揭示油水重力分离规律，优化流道结构具有一定的理论指导意义。     

油水分离设备不同进液位置对分离效率的影响分析

重力式油水分离设备的入口构件起着吸收来液动能、降低来液压降、稳定液体流态的作用。尽管流体介质特性一样，但入口位置不同．流体的流动特性及分离效率就会相差较大。依据重力沉降分离的基本理论分析了不同人口方位下流场流动特性、液滴临界直径和设备分离效率，并给出了临界直径和分离效率的计算公式，为今后重力式油水分离设备的设计提供了依据。     

影响重力式多相分离设备效率的因素

在油田地面工程中，油、气、水分离是一个重要的环节。长期以来，由于对油、气、水分离过程的认识还不够深入（如含水率、密度差、粒度、乳化程度、设备结构等参数对分离过程的影响），目前仍停留在定性的经验认识上，缺乏科学系统的研究。针对我国的油田地面工程实际，建立一套完善的重力式油、气、水分离设备的工作理论和设计方法，使重力式多相分离设备的设计更趋合理化、科学化，已成为油田地面工程的迫切需要。为此，从影响重力式多相分离设备效率的因素（粒径分布、临界粒径、入口脱气、水洗、聚结填料、停留时间）入手，陆续阐述有关重力式多相分离过程的技术理论。     

粒径分析法评价物理聚结构件分离特性

利用重力式油水分离模拟试验装置,以柴油和水为试验介质,并使用激光粒度仪和显微高速摄像法测量液滴粒径。通过分析液滴粒径的分离效率,研究了7种物理聚结构件对水包油乳化物的分离特性。结果表明：对于水包油型乳状液,亲油性聚结填料的油水分离效果要优于亲水性聚结填料,表面粗糙的亲油性聚结填料效果较好;激光粒度仪和显微高速摄像法的测量结果可以直观反映聚结构件聚结效果,聚结构件的有效分离粒径〉20μm;显微高速摄像法测量液滴粒径与激光粒度仪测量结果接近,但需要放大倍数更高的显微镜头才能准确测量液滴直径。     

重力式油水分离设备的主要分离模型及分析

分离设备的结构是影响介质流动特性的关键因素。在同样流动条件下,不同结构设备中的流场分布相差极大,因此,分散相在设备中的分离过程所遵循的分离模型不宜一概而论,而应区别对待。本文在前人的理论基础上,针对重力式油水分离设备,提出了塞流、横混流和返混流主要分离模型,并重新界定了各种模型的适用条件,给出了有关分离特性计算公式,以及提高分离设备性能的主要技术措施和途径,并指出了塞流模型的技术经济状态最好,应成为重力式油水分离设备设计及运行的优选模型。     

PERFORMAX聚结板油水分离性能数值模拟

采用计算流体动力学方法,考虑液滴碰撞时的聚结与破碎过程,对PERFORMAX聚结板进行了数值模拟,研究PERFORMAX聚结板的分离特性,得到了聚结板数量、流速、粒径对聚结板分离效率的影响规律。研究结果表明,增加聚结板数量有利于提高分离效率;当流体处于层流状态时,以重力分离为主,PERFORMAX聚结板分离效率随粒径增加而急剧增加,当粒径大于50μm后,分离效率接近100%;而流体处于湍流状态时,惯性分离占据主导地位,PERFORMAX聚结板分离效率随粒径变化幅值很小;当粒径较小时,湍流分离效率高于层流;当粒径较大时,层流分离效率高于湍流;聚结板分离效率随速度的变化出现两个峰值,第一个峰值的主导作用力为重力,第二个峰值为惯性力;因此,粒径较小时适合采用惯性分离,粒径较大时适合采用重力分离;惯性分离涉及到碰撞,而碰撞过程易产生破碎,导致分离效率下降,当流速进一步增加时,由于液滴破碎,分离效率略有下降,但流速应控制在不使液滴产生破碎的范围内;PERFORMAX聚结板用于污水除油时的分离效率高于油中除水,但油密度对污水除油分离效率的影响并不显著。     

气液分离液滴沉降动态式的推导及其理论意义

作者以重力式立式分离器的层流状态为例，从理论上阐明了液滴在进入分离器后从沉降开始的加速运动到沉降稳定为止的运动过程。它表明在分离器工程设计过程中，沉降段的高度虽然主要是为了稳定气流的需要，但同样也有着稳定沉降的作用。同时，作者还通过理论计算阐明了分离器实际可分离液滴的直径只能大于设计分离器时所设定的分离液滴直径这一设计准则。     

含聚结填料分离器的分离特性试验研究

利用重力式分离模拟试验装置,对添加聚结填料前、后分离器的分离特性进行了对比研究。结果表明,该聚结填料对小液滴具有较好的聚结、合并作用,能显著提高油水分离效果,缩短停留时间;添加聚结填料前,前上、前中和前下取样口样品的含水量或含油量变化不大;添加填料后,后上、后中和后下取样口样品的含水量或含油量明显变小。     

重力式油水分离设备的分离特性研究

在建立的三相分离模拟实验装置上，对美国Ｃ－Ｅ Ｎａｔｃｏ公司的Ｐｅｒｆｏｒｍａｘ分离器、河南石油勘探局的ＨＮＳ－Ⅱ型分离器和近年研究开发的重力式油水分离结构优化的设备进行了研究。结果表明，结构优化设备的分离特性优于ＨＮＳ－Ⅱ型分离器和美国Ｃ－Ｅ Ｎａｔｃｏ公司的Ｐｅｒｆｏｒｍａｘ分离器，是新型高效重力式油水分离设备更加理想、实用的结构模式。     

油水分离器中水洗流场液滴运动特性分析

自污水处理实现大罐沉降分离技术以来,由底部进液的水洗处理已成为污水处理主要的工艺过程。由于该技术具有较明显的先进性,近年来逐渐被引入到原油脱水设备中。考虑液滴变形的影响,认为水洗流场中液滴的运动轨道呈空间曲线;并采用液滴聚并理论对液滴的运动特性进行了分析,获得了液滴的初始和终端浮升速度模型,该模型更加符合油水分离的实际过程,对水洗流场的结构优化,合理选择设备的运行和结构参数,保证设备的运行效果具有较大理论价值和实际意义。     

内联式脱液器的设计及其数值模拟

内联式脱液器是国外为满足海洋油气开采对分离设备紧凑、高效等新要求而研发的一种气液分离装置。在借鉴国外气液分离器的基础上,设计了直径为203.2 mm的内联式脱液器,并通过Ansys Fluent软件对其气液分离性能进行了三维数值模拟。模拟结果表明,所设计的内联式脱液器具有良好的气液分离效果,其分离效率随液滴粒径及进口流速的增大而增大;当液滴粒径大于70μm、进口流速大于14 m/s时,其分离效率达到99%以上。研究结果可为后续内联式脱液器的结构优化及工程应用奠定基础。     

重力式油水分离设备整流构件的模拟实验优选研究

针对入口构件后设备主分离区流场中存在严重的一次涡流和二流涡流现象，首次在重力式油水分离设备中引入整流构件的概念，并对提出的数种典型整流构件，按其对设备主分离区流的影响，应用ＰＩＶ技术进行了系统的模拟实验优选研究。     

重力式油水分离设备的计算模型

针对重力式油水分离设备设计理论尚不完善，设备设计尚处经验阶段，设备性能指标评价体系尚未建立的实际，在基于大量实验研究和理论分析的基础上，从引入分散相的粒径分布模犁入手，通过对临界粒径的分析，揭示了分离效果、设备结构与介质特性三方面之间的内在联系，由此建立了重力式油水分离设备的效率计算模型与设备设计计算模型。此外，本文还引入了粒级效率的概念，并论述了粒级效率与分离效率之间的关系与区别，澄清了多年来在设备分离效果上的一些模糊概念。     

油水重力分离数学模型

根据分离器中的流场分布特点,提出了油水重务分离的塞流,横混和返混模型,并导出了相应的效率计算公式,通过对临界粒径的分析,揭示了分离效果,设备结构,工况条件和介质特性之间的内在联系,建立了油水重力分离的效率计算模型和设备计算模型。结果表明,３种分离模型中,塞流模型的技术经济特性最好,应成为重力式油水分离设备的优选模型。     

全国第四届“三流”学术会议在西安召开

<正> 全国第四届多相流、非牛顿流、物理化学流(简称“三流”)学术会议于1993年10月25～28日在古都西安召开。出席会议的有来自全国各高等院校、科研院所的正式代表共98人,有93篇论文分别在三个专题会场进行了交流,其中由河南石油勘察设计研究院提交的《重力式油水分离设备人口构件的模拟实验优选研究》和《重力式油水分离设备整流构件的模拟实验优选研究》两篇论文,反映了我国油田分离设备技术研究的最新进展,交流中不仅引起了与会代表的关注,而且在本届大会的学术总结中,给予了充分肯定。     

重力式油水分离设备的计算模型

针对重力式油水分离设备设计理论尚不完善，设备设计尚处经验阶段，设备性能指标评价体系尚未建立的实际，在基于大量实验研究和理论分析的基础上，从引入分散相的粒径分布模型入手，通过对临界粒径的分析，提示了分离效果，设备结构与介质特性三方面之产是的内在联系，由此建立了重力式油水分离设备的效率计算模型与设备设计计算模型。此外，本文还引入了粒级效率的概念，并论述了粒级效益与分离效率之间的关系与区别，澄清了多年来     

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。     

重力式油水分离设备内流场的PIV技术测试

粒子图像测速系统是由图像采集部分（包括工业摄像机、录像机、监视器等）与图像处理部分（包括计算机，监视器、打印机等）所组成，并采用ＰＩＶ技术对重力式油水分离试验模型的主要构件（入口件、整流件、聚结件和集液件）中的几种典型结构进行了模拟试验筛选，并成功地获得了模型流场的两维速度图像，进而提出了一些流动特性良好的分离设备优化结构模型，由此建立了一些新型分离设备的结构优化模型，为今后深入研究重力式分离设备