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。     

渤海油田常用气体浮选技术应用进展

渤海采油处理综合平台的气浮选技术经历了由传统的溶气式气浮选处理技术向旋流式气浮选技术的发展。根据海上平台的现场情况,对溶气式气浮T—301的影响因素开展研究,通过现场试验,确定在目前的工况下溶气罐压力为500 kPa(A),气液比在0.38,絮凝剂BHQ—10浓度为30 mg/L时除油率可达到90%;回流比根据水质的优劣进行调节,当入口污水含油量较小时,可降低回流比,当水质相对较差时,可适当提高回流比。旋流式加气浮选装置由加药系统、气泡产生系统、循环射流泵及加气浮选器等几部分组成,其原理是通过诱导气浮和旋流来增强油水的分离过程。     

频谱法气液两相流流型识别

1．试验部分 (1)试验条件。本论文的试验是在石油大学 (华东)室内小型气液两相流机理试验装置上进行 的。试验装置由水罐(1m3)、离心泵、气体涡轮 流量计、液体涡轮流量计、气液混合器、试验管段 和气液分离器组成。其中试验段为内径50mm,长 26．3m的钢管,在其上布置有14个Keller压力变 送器和2个Keller差压变送器(频响为4kHz),在 气体涡轮流量计附近布置有一个Rosemount电容式 压力变送器。试验段下游安装长1m、直径50mm     

多管束管柱式气液旋流分离器

在长庆榆林气田采气二厂集气站开展了多管束管柱式气液旋流分离器现场试验,将该分离器与集气站现有的强吸旋流分离器并联安装,将相同气量分别倒入到两个分离器中,待稳定后测试分离器出口露点.试验结果表明:多管束管柱式气液旋流分离器分离后的露点在各种气量配比下均低于强吸旋流分离器露点2～3℃,分离效果明显优于强吸旋流分离器. 多管束管柱式气液旋流分离器可根据气量大小控制分流阀开关数量,使其流速控制在设计流速(4.5～6 m/s)范围之内.     

旋流板和螺旋导叶气液分离性能对比研究

通过建立轴流导叶式气液分离器试验系统,采用试验的方法,在相同气液操作工况下对比研究了旋流板和螺旋导叶式气液分离器的压降和分离效率.试验研究结果表明,在550～1220 m3/h的处理气量范围内,旋流板气相压降比螺旋导叶气相压降低13％～35％,能耗相对更低;在不同处理气量和液滴质量浓度下,旋流板分离效率比螺旋导叶分离效...     

气液混合器钠碱湿法烟气脱硫技术在硫磺回收装置中的应用

采用气液混合器钠碱湿法烟气脱硫技术对中国石油独山子石化公司5万t/a硫磺回收装置进行了改造,并对装置运行中的问题进行了分析。结果表明:排放烟气中SO2的质量浓度未超过100 mg/m3,可满足GB 31570—2015的要求;采用高温未净化烟气/净化烟气换热器(气-气换热器)可提升烟气温度,有效减少白烟现象,并解决烟气管道和设备硫露点腐蚀问题,同时节能4 950 MJ/h,注水量和烟气排放量均减少0.64 t/h。     

气-液分流式分布器的流体力学性能

开发了一种具有抗塔板倾斜性能的气-液分流式分布器。通过冷模实验,研究了该分布器液体破碎程度与液体分布均匀性之间的关系,以及操作条件变化对分布器压降的影响,并在直径为1 m的加氢反应器中考察了由37个气-液分流式分布器组成的气-液分配盘的液体分布均匀性。结果表明,存在一个液体破碎雾化的临界气速。临界气速同时也是分布器液体分布均匀与否的分界点,只有气体流速超过该临界值时,才能实现液体的均匀分布。当通过分配盘的气量超过总体临界气体流量时,其液体分布相对不均匀度可降至5%以内,实现液体的均匀分布。此外,基于实验数据,还得到了气-液分流式分布器的压降与气、液两相Reynolds数间的关系式。     

积液井气相携液能力影响因素的数值模拟

气井开采后期,井底积液是中低产气井中普遍存在的问题。随着井底积液的堆积,会对井筒造成水锁效应,影响采气过程。为解决这个问题,使气井恢复平稳生产,研究气相携液能力影响因素对后期排水采气有实际指导意义。通过VOF(Volume of Fluid)多相流模型模拟了在井底积液情况下气液两相流动过程,研究气量和井径变化对气相携液能力的影响,确定了积液井的临界携液气量和井径值。模拟结果表明,气相携液过程中受液体下落上升现象的扰动,井筒出现段塞流、搅动流和环状流流型;井口气相速度分布图呈中部峰值、两端低值的特征,且峰值随气量的增加和井径的减小而增大;气相携液能力随气量增加而增强,随井径的减小而增强;0.125 m管径积液井临界携液气量值为1 700 m³/d,其携液率高于50%;200 m³/d气量的积液井临界携液井径值为0.045 m,其携液率达到70%;模拟结果与临界携液模型计算结果吻合较好。     

流道结构对管式气液雾化混合器性能的影响

管式气液雾化混合器可在有限的管式空间内将液体吸收剂雾化为微米级液滴，实现高效的气液混合，进而显著增大气液接触面积、强化气液吸收传质过程，是天然气甘醇法脱水技术由塔式向管式转变的关键设备。为提高管式气液雾化混合器内液体射流破碎和气液分散混合性能，基于初始流道结构，提出3种改进流道结构。结合试验测试和数值模拟方法，探究流道结构对管式气液雾化混合器雾化混合性能的影响规律，对比筛选出更为合理的流道结构。研究结果发现：雾化压降随气量增大而增大，随气液比增大略有减小；雾化液滴粒径随气体流量和气液比增加逐渐减小；相同工况下菱形锥+带凸台流道结构的液滴粒径最小，粒径分布集中在37～60μm,较初始流道结构的粒径减小40%以上；同时该结构的雾化液滴体积分数最高，较初始流道结构的体积分数增加5～17倍。究其原因，菱形锥结构有助于引导横向气流均匀流动，有效减少壁面黏附，起到增强液滴破碎和减小液膜厚度的作用；凸台结构有助于增强气液分散效果，降低液滴平均粒径，增加雾化液滴体积分数。所得结论可推动管式天然气甘醇法脱水技术早日实现工业应用。     

填料塔中磷酸钠缓冲溶液脱除模拟烟气中SO2研究

在鲍尔环填料塔中,以磷酸钠缓冲溶液为吸收剂,脱除模拟烟气中SO2,重点考察了气体流量G、液气比L/G、溶液初始pH值和磷酸浓度C L、入口气体中SO2浓度C in等参数对脱硫率的影响规律及适宜操作条件。结果表明:脱硫率随初始pH值、液气比和磷酸浓度的增加而增大;随气量增加而减小;随入口SO2浓度的增加先增加后降低,但变化较小。应用MATLAB软件对操作参数进行显著性分析,显著性由高到低依次为初始pH值、液气比、磷酸浓度、入口SO2浓度和气量。在适宜操作参数pH=5.5~6,L/G=4L/m3~5L/m3,CL=1.5mol/L~2mol/L,G=5m3/h,Cin≤12g/m3下,脱硫率达99%以上,出口SO2浓度可控制在100mg/m3以下。     

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。     

叶轮开孔对高效气液混合器性能的影响

针对电潜泵用沉降式和旋转式油气分离器在高含气油井应用范围受限的问题,研究了适用于高含气条件的高效气液混合器。使用Fluent中的标准k-ε模型和气泡数平衡模型仿真模拟了高效气液混合器叶轮不同开孔孔径、开孔数量以及开孔位置的内部流场,以叶轮出口气体粒径的大小为依据得到了优化后的结构参数。仿真结果表明:在入口含气体积分数高于35%的高含气条件下,当叶轮开孔孔径为4.8 mm、开孔数量为2时,更有利于气泡的破碎;开孔的最佳位置位于高效气液混合器叶轮的轮盘低压区。研究结果对于我国高含气油井采油具有重要意义。     

水下混输泵入口气液两相流数值模拟与试验

在油气输送过程中,由于混输泵入口缺乏缓冲调节装置导致泵入口含气体积分数波动幅度大,从而影响泵的工作性能。鉴于此,设计了一种新型水下气液混合器。该气液混合器将混输泵入口来液先进行气液分离,然后再混合。采用数值模拟与试验相结合的方法研究气液混合器内部流动特性。模拟结果表明:混合腔内能够形成明显的低压,对罐体内部分离的气体产生强烈的抽吸作用,同时其混合腔及扩散段内产生强烈湍流促进气液进一步混合。试验结果表明:安装气液混合器后,在不稳定含气率工况下能够减小约20%的波动幅度,混输泵增压能力提高17%左右,泵效提高约10%。研究结果可为气液混合器的相关研究提供参考。     

起伏管气液两相携液能力的试验研究

为了研究气田中地面起伏管线的输送特性，采用室内模拟试验与数值模拟相结合的方法，研究管线积液情况和气量、液量和倾斜角等因素的影响规律。通过倾斜管线气液多相流室内模拟试验测量了不同气量、液量和倾斜角下的压降和携液量，发现压降和携液量随气量、液量的增加显著增大。当气量在35～70 m³/h时，由于管内形成了段塞流，携液量波动较为明显。起伏管线的沿程持液率模拟显示，积液主要位于凹陷段和上倾段，且随着气量增大，逐渐向上倾段偏移。当倾斜角增加时，上倾段的持液率不断下降然后上升，在6°时具有最小值，压降则随角度线性增大。基于试验数据和马克赫杰-布里尔计算方法，建立了起伏管路上倾段的持液率预测公式，误差低于5%。研究结果可为集输管线的防积液工艺参数优化提供参考。     

欠平衡钻井液气分离器的研制与应用

欠平衡钻井技术有利于防止钻井液漏失、能及时发现和保护油气层 ,并能提高机械钻速等。但由于欠平衡装备价格昂贵、制约了这一技术的发展。鉴于这种状况 ,自行研制了一台适应欠平衡钻井施工的重力型液气分离器。这种分离器的关键参数是单位时间内能够分离液体与气体的体积 ,将液气分离量主腔容积、承受内压强度和钻井液最大处理量分别设计为 8m3、1 2MPa和 2 70m3/h ,气体最大处理量设计为 1540 0m3/h。经模拟试验和现场应用情况表明 ,研制的液气分离器脱气效果良好 ,能满足欠平衡钻井需要。     

含油污水气浮选处理试验研究

本试验重点研究采用气浮选工艺处理杏十二联合站含油污水的现场效果,通过分析气浮时间和溶气量对处理后污水中含油和含悬浮物指标的影响,探讨气浮选工艺在油田含油污水处理实际应用中的优化简化方向。试验证明,要进一步控制气浮处理工艺的成本,提高处理效率,应结合含油污水成分,合理控制气浮时间和溶气量。     

新型抽吸型气-液分流式分布器的性能

开发了一种新型气 液分流式分布器,采用冷模实验装置考察了气体操作线速度和液体线速度分别在0~619 cm/s和018~044 cm/s范围时分布器安装高度差对液体分布的影响,并与工业上使用的泡罩式分布器对比。结果表明,由于气 液经由独立的通道,有着恒定的流通面积,气 液分流式分布器对塔板倾斜的敏感度较低,且随气速的增大不断减小;当气体线速度超过3 cm/s、气/液流量比大于10时,该分布器分布不均匀度可降至10%,接近均匀分布。采用计算流体力学软件模拟了单个分布器抽吸过程,得到各相体积分数和速度分布等值线等流场结构。     

试油井新型计量装置的研究与应用

为了实现试油井产出液气液分离计量,提高试油井计量的自动化程度,研制出一种试油井新型计量装置。该计量装置主要由气-液旋流分离器、旋进漩涡流量计、电磁流量计、自力调节阀、计算机控制系统等部分组成。装置整体采用橇装式结构,占地面积小,布局紧凑合理,集成度高。现场应用情况表明,该装置实现了液量、气量、含水率的连续测量,测量精度高,总液量计量误差≤5%,达到了设计要求。     

NP1-3人工岛气举井优化配气技术

在现有压缩机供气有限的状况下,人工岛气举采油技术能实现高压气量在各连续气举井之间的合理分配,以得到最大的油田气举产量.NP13-X1055井是一口日产液＞35t,油压＜5 MPa的高产井,于2009年12月5日进行气举阀工况测试.当注气量在7 100 m3/d时,产液量为31.9 t/d;随着注气量增大,产液量开始逐渐上升;当注气量增加到8 000 m3/d时,产液量达到了最大值,为38.6 t/d.因此通过优化注气,确定该井的最佳注气范围为7800～8300m3/d,产液量最高.应用气举井优化配气测试技术,可以确定气举井的最佳注气点.     

新型高气液比混合器携气机理研究

新型高气液比混合器能解决电潜泵系统在高含气井中的气锁问题,为探究其工作机理,采用欧拉模型和气泡数平衡模型对混合器内气液两相流动进行了数值模拟,模拟了混合器内气泡的直径及流场压力和含气率的分布。模拟结果表明:叶轮出口高压液体通过混合器轮盘圆孔,回流至叶片非工作面最低压力区,与叶轮流道内正常流动流体形成交叉流,从而在该区域产生较为强烈的剪切摩擦,撕碎此处聚集的大尺度气泡;高气液比介质经过混合器多级混合后,气泡直径逐级减小,气相分布逐渐趋于均匀。研究结果可为后续建立混合器设计理论提供依据。