基于“旋流+亲油疏水膜”工艺的井下油水分离实验研究

文中综合旋流+膜分离技术于一体，设计了一种井下“旋流+亲油疏水膜”分离装置。对这种装置进行了样机实验和相关性能研究，确定了膜的最优结构形式、膜与旋流复合的最优形式。研究结果表明：当将亲油疏水膜与旋流耦合时，膜外不用安装罩时油水分离效果更优；当将旋流油水分离的出油口与膜分离后的出油口连接在一起时，在出水口分流比较小时膜的存在对于促进油水分离效果较明显，出水口分流比较大时膜对于促进油水分离效果较不明显。     

轴流式两级一体化水力旋流器结构参数优选北大核心CSCD

为实现采油井筒井下等有限空间内开展油水高效分离处理,设计了一种新型轴流式两级一体化水力旋流器,对旋流器9种不同结构参数对分离性能的影响规律进行了系统研究,并对结果进行了试验验证。依据各结构参数对旋流器分离效率的影响,确定了最佳结构参数,获得最高分离效率为96.38%、溢流压降为89.42 kPa;重点对二级稳流锥角参数变化对质量效率影响并不稳定的原因进行探究,研究发现特定的二级稳流锥角为12°时,在二级稳流锥角外壁面处不产生循环流,且在总溢流口上方位置会产生回流现象,从而可最大程度提高分离效率;旋流器内的循环流和回流也会影响压降的变化,增大溢流压降更有利于油相分离。本文研究可为轴流式水力旋流器的结构设计及实际应用提供参考。     

井下油水膜分离器设计与仿真分析

随着石油开采进入中后期,油井含水率逐渐增加,井下油水分离系统的研究变得越发重要,油水分离器是井下油水分离系统的核心所在,对其进行设计研究对石油开采工程有着积极作用。文章结合水力旋流原理及超亲水油水分离膜材料,对常规液-液水力旋流器进行结构改造,提出基于膜分离的井下油水分离器方案,并完成了相关尺寸设计计算,同时建立相关模型进行仿真分析,通过与常规旋流器的内部速度场、压力场、油水分布规律进行对比以及相关样机实验与仿真结果的对比分析验证了该方案的可行性。     

液压油箱用固液旋流分离器分离效率影响规律

颗粒物污染是影响移动装备液压元件及系统性能的主要原因之一,液压油箱考虑去除杂质功能会增加其设计容积,不利于液压系统轻量化设计。应用离心分离的原理,使不同密度的介质在高速旋转的流场中进行分级筛选,可快速去除液压油中大颗粒污染物,提高液压系统可靠性,提升过滤器使用寿命。由于旋流分离器中流场的流动形式复杂,预测旋流分离器内部的流场特性、颗粒运动轨迹十分困难。因此,研究旋流分离器流场流动规律和污染物旋流分离机理,可以为液压系统污染物分离和去除提供理论基础。针对固液旋流分离器的流场分布规律和污染物分离效率的影响规律展开研究。根据旋流分离理论设计了固液旋流分离器结构,分析旋流分离器不同直径和长度下,固液旋流分离器轴向速度、切向速度的分布规律,通过粒子图像测速法对仿真结果进行试验验证,得到结构参数对分离效率的影响规律。结果表明,当中心的轴向速度为负值、壁面附近的轴向速度为正值时,切向速度越大,越有利于分离液压油中的颗粒。该研究结果可对液压油箱用固液旋流分离器的结构设计提供理论指导。     

导叶式气液旋流分离器试验研究

根据气井井下工况特点设计了一种直径为50mm的新型导叶式气液旋流分离器，并进行了模拟分离试验。试验中重点分析了导叶式气液旋流分离器的叶道出口角度、锥体角度、叶道出口速度以及人口含液浓度对其分离性能的影响规律。     

异形排气口结构对轴流式气液旋流分离器性能的影响

旋流器溢流芯管的排气口结构对短路流和分离性能具有较大影响,试验考察了八种不同异形排气口结构对轴流式气液旋流分离器的性能影响,找出了其中最优排气口结构,并进行了初步的理论分析.     

一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。     

切流式双入口气液旋流分离器内的流动分析

针对切流式双入口气液旋流分离器的内部流动特征,利用Fluent软件进行计算分析,重点对分离器内部流动状态及湍流度进行分析,并考察入口流速对主要分离空间流动参数的影响。结果表明,切流式气液分离器内主要分离空间呈明显的组合涡分布,并且轴向零速包络面呈明显柱形,但分离器入口处能耗较大,排气管入口附近紊流现象严重,当入口流速增大时尤为明显。计算结果对气液旋流分离器的结构优化与性能预测具有指导意义。     

油水砂三相旋流分离器的研制及其井下应用

就井下作业时存在井内返油污、泥砂以及污油污水中有害物质溢流的问题,本文从设计思路、主要设备及工艺流程、原理等方面介绍了油水砂三相混合液分离器的研制情况。该分离器可重复利用分离出来的地层水,回收分离出来的原油,在有效防止污染、保护环境的同时降本增效。     

基于LES方法的壁面旋转旋流分离器内流特性的研究

针对旋流器在井下油水分离的应用过程中,壁面随螺杆泵旋转这一问题,本文基于大涡模拟(LES)方法对壁面旋转旋流分离器内部流场进行数值模拟,并通过LDV测试结果验证了模型的可靠性,得到了壁面旋转旋流分离器内部流场的分布规律。结果表明,正转时,外涡流区的切向速度逐渐增加,内涡流区切向速度增加不明显,轴向速度的变化梯度增大,反转时,影响趋势则正好相反。且旋转效应对不同轴向位置截面的影响并不相同,轴向速度有较明显的差异。