新型高效离心式气液分离器设计与试验研究

针对常规离心式分离器进行结构改进,开发出新型离心式气液分离器。通过试验证明,该分离器解决了在一定压力下气液分离经常出现的气、液夹带现象,改善了气液分离用离心式分离设备气、液2相流的流场,使分离器对于气、液2相混合流中粒径在3~8μm以上的液体组分分离效率达到90%以上。     

潜油电泵井下气液分离器数值模拟

针对目前潜油电泵井下气液分离器处理气体能力有限的问题,基于计算流体动力学方法,运用ＲＳＭ
湍流模型对气液分离过程中气液分离器内部两相流流场开展了数值模拟,同时对气液分离器入口含气率进行了敏
感性分析,而且在数值模拟的基础上经过计算得出同一液量不同进气量情况下气液分离器的分离效率。模拟结果
和入口含气率敏感分析表明,气液分离器的分离片的数量偏少,导流片的分离导流能力不足,而且分离片和导流片
的位置不合理以及导流片距分离头的距离太大;分离器分离效率随入口含气率增加而增大,当入口含气率为７０％
时分离效率为５５．２％,气液分离器的分离效果不理想。     

斜板式气液分离器的内流场CFD模拟

基于计算流体动力学(CFD),应用ANSYS-CFX软件,采用RNGk-ε模型,对卧式分离器和斜板式气液分离器内部流场进行数值模拟计算,得到了两种分离器内部流场速度矢量分布规律和气体浓度分布规律,发现斜板式气液分离器比卧式分离器分离效率有很大提高。同时分析比较了流场模拟结果,发现分离器的上筒尾部、出气管、连通管,集液筒这四处存在涡流。     

基于CFD的离心式气-液分离器结构设计及仿真优化

运用CFD技术优化设计了一种新型离心式气一液分离器，以去除气侵钻井液中的小气泡。通过CFD模拟，研究分析了该分离器内湍流状态下的2相流动，以及分层、分离、旋流等复杂现象。模拟结果显示，由于分离器内的运动部件——转鼓旋转，钻井液形成强迫旋流，不同密度的气、液相在离心力作用下发生分离。试验测试结果表明，该分离器试验模型的分离性能显著、稳定，保证了钻井液性能尤其是密度的稳定，从而验证了CFD的有效性。在内流场分析的基础上，对分离器试验模型进行仿真优化，改进了入口方式和转鼓结构。结果表明，切向入口有利于改善来液的流动；分离器增加1个旁通管形成循环支路后，有利于降低背压，使排气管壁上的液滴流回到分离器。     

柱菜气液旋流分离器中两相流的水动力学

本文提出了提出关于柱气液旋流（ＧＬＣＣ）分离器的新的实验数据和一个完善的机械模型，这些数据是通过使用实验室规格３“内径的柱菜气液旋流分离器的得到的，这些实验数据和有限的现场数据一起被提出，这些数据包括柱菜气液旋流分离器的流动特征和运行机壳的几个参数的测量。这个运行机的使用限制条件是不携带流体或夹带气体，这个开发的模型能预测柱菜气液旋流分离器中的水动力流动的一些特征。包括运行机壳、平衡液面、涡流型、     

井下螺旋分离器内气液两相流场的数值模拟

根据井下螺旋分离器中气液流场的分散、流动状态以及力学特征,选取颗粒轨道模型作为气液两相流计算模型,运用流体力学软件FLUENT对不同螺旋结构下的气液两相流场进行数值模拟及可视化处理与分析。结果表明,分离器螺旋圈数越多,颗粒越易分离;螺旋结构相同时,颗粒直径越大越易分离,并确定了螺旋分离器的最佳螺旋结构。     

紧凑型气液旋流分离器结构参数显著性分析

为了筛选出对气液旋流分离器分离效率影响显著的结构参数,以紧凑型气液旋流分离器为研究对象,基于PB(Plackett-Burman)试验设计,采用数值模拟与室内试验相结合的方法,开展不同结构参数对紧凑型气液旋流分离器分离性能影响的显著性分析。分析结果表明：紧凑型气液旋流分离器结构参数的显著性由高到低的顺序依次为柱体直径d>锥体高度h₂>溢流管伸入长度h₁>溢流口直径d₁>底流口面积S>锥体直径d₂>柱体长度H。为了对数值模拟结果的准确性进行验证,随机选取PB试验设计中2组不同结构参数匹配模型,开展室内分离性能试验。对比分析不同气相体积分数条件下分离效率的模拟结果与试验结果,得出随着气相体积分数的增加,模拟与试验的分离效率均呈先升高后趋于稳定的变化趋势的结论。模拟结果与试验结果呈现出了较好的一致性,模拟效率与试验效率的平均误差为2.70%,验证了数值模拟结果及显著性筛选的准确性。研究结果可为进一步提升气液旋流分离性能提供指导。     

新型柱式气液旋流分离器数值计算

应用CFD技术对新型柱式气-液旋流分离器内气、液2相的分离过程进行了数值计算。结果表明：气、液2相介质由斜切入口进入柱式旋流器后,在离心力、重力和浮力的共同作用下呈螺旋运动,并迅速发生分层和分离;在旋流器的轴平面上,密度场、气相和液相的体积分数分布都存在一个＂U＂形过渡区;该分离器能有效脱除天然气中的液相成分。     

叶片式气液分离器的数值模拟研究

利用计算流体力学方法对叶片式气液分离器内的流场进行数值模拟研究,主要研究气相速度以及旋流叶片的倾角对气液分离器压降以及液滴脱除效果的影响。结果表明:气液分离器压降与气相进口速度的平方呈正比;大直径液滴在气液分离器内呈现“V”型分布,且气相速度以及旋流叶片角度对其影响显著,除雾效果高;小直径液滴在气液分离器内呈现较为均匀的分布,相较于气相速度,旋流叶片角度(15°)更能显著影响其脱除效率。     

高效离心式气液分离器模拟实验

对离心式气液分离器样机进行模拟实验,实验结果表明:1 #样机数据模拟的气相流场主要分布在溢流口下方轴心处,分离效率较高,但底流口仍有气体存在,与模拟结果不同,说明1 #样机并不是最佳结构.2#样机将底流口改为切向出口,从2#样机实验时的内部流场可看出,虽然分离器中心部分仍存在气核,但在底流口之上气核就终止了.与1#样机相比,2#样机分离效果更高.     

立式重力气液分离器工的工艺设计

根据有关理论导出立式重力气液分离器中液滴沉降速度的解析解,可准确快速地计算辛辛苦苦重力气液分离器的直径,以及立式重力气液分离器主要结构尺寸的计算方法。     

移动式多级分离的管线气液分离装置

针对目前气液分离器存在的问题,研制了移动式多级分离的管线气液分离装置。该装置采用四级分离装置逐级进行油气分离和油雾中的油滴分离,通过研制无压干涉浮子控制器来提高气液分离效率,达到自动控制分离过程的目的。该装置采用不受压力干涉的液位控制器,能根据液位的变化自动打开、关闭气路或液路,动作灵敏可靠;装置采用拖车式结构,机动性强,且当气液分离位置固定时,可以只安装气液分离单元,降低运行成本。实际应用表明,该装置操作简单,排出气体中不含有液体,可实现油气的彻底分离。     

井下复合式气液分离器的研制与应用

为了减少气体对泵的影响,提高抽油泵泵效,研制了井下复合式气液分离器。该气液分离器将重力分离和旋流分离有机地结合在一起,能使含溶解气的油流产生搅拌、转向和速度突然增加等效果,有助于游离气的析出,实现油气的高效分离,可大大减少气体对泵的影响。现场应用表明,复合式气液分离器可使油流中的自由气在进泵前分离出来,通过油套环形空间排到地面,减少气体对抽油泵的影响,特别对高含气井有较好的气液分离效果。