采用粉末聚合物涂料提高水力旋流器的使用寿命

<正> 在钻井用泥浆净化系统中,现在普遍采用水力旋流器除砂和除泥。由于进入旋流器的泥浆流速高,泥浆中含有大量磨粒,对水力旋流器的流道表面产生强烈的水力磨蚀磨损,造成旋流器的工作性能急剧下降。     

液—液水力旋流器的结构类型及特点

介绍了液－液水力旋流器的几种主要结构类型,包括常规静态水力旋流器、固定式静态水力旋流器、转动式水力旋流器和动态水力旋流器等,并就各种类型水力旋流器的简要结构、工作原理、主要特点、应用场合和分离效果等做了分析,指出并非某一结构为最佳结构类型,在实践中应当根据实际应用场合的条件的不同,合理选择水力旋流器的结构类型,以在获得最佳处理效果的同时,充分发挥水力旋流分离性能。     

气泡强化柱状水力旋流器结构优化研究

为促进国内气泡强化柱状水力旋流器工程化进程,在计算流体力学(CFD)数值模拟的基础上,运用响应曲面法对气泡强化柱状水力旋流器的结构进行了优化设计分析。优化设计后的气泡强化柱状水力旋流器最佳处理量为4~8 m3/h,此时分离效率可达95%以上,且溢流口和底流口的压力损失不高于0.36 MPa。与意大利萨伊博姆公司所研制的"3C"型柱状水力旋流器相比,在总体压降相当的情况下,优化设计后的柱状水力旋流器分离效率更高,工作稳定性更好;与常规切向入口水力旋流器相比,所设计的柱状水力旋流器在压力损失相近的情况下,单体处理量大幅度提高。优化设计后的柱状水力旋流器分离性能好,在液-液分离领域,特别是对空间要求较高场所具有广阔的市场应用前景,其优化设计成果也将对气泡强化柱状水力旋流器应用提供有力的理论支撑。     

水力旋流分离系统的发展

由于Vortoil水力旋流器可以满足环境排放标准、降低安装重量、节省空间和降低生产成本。1983年以来。已在油气工业中得到广泛应用。每天的水处理量超过7×10~6bbl。通过对水力旋流工艺的进一步研究。提高了它的分离效率。能够适应更严格的环保标准,并把水力旋流器推广应用于采出油水的预分离。该文主要讨论。①水力旋流器的系统设计;②提高分离效率的水力旋流器设计;③低压操作;④旋流预分离系统。实验结果说明,脱油旋流器在除油效率上有了显著的提高,可使外排水质含油量较低,改进的设计可使入口压力不足时仍能有好的分离效果。使用正确设计和运行的离心泵可带来好的低剪切效果。为评价水力旋流器在处理大量油水分离中的能力所开展的几个现场试验证实。在高含水下,水力旋流器可有效地脱除大量水。出口水中的油浓度小于1000ppm,并得到较纯净的原油;含水量较低时,脱水旋流器达不到BS＆W（油脚和水）指标。     

水力旋流器内部流场数值模拟及分离性能分析

在分析水力旋流器基本组成与工作原理的基础上,采用计算流体力学(CFD)技术进行了水力旋流器的仿真模拟,分析了分流比、进口体积分数及溢流管壁厚对水力旋流器分离性能产生的影响。结果表明:分离性能随着分流比的升高而升高,但其升高的幅度由具体旋流器结构而定;随着体积分数的增加,旋流器对0.07～0.10mm粒径的分离效率呈简单的单调下降趋势;在相同操作条件下,旋流器溢流管壁厚的增加可以使分离效率提高,能耗降低。     

水力旋流器分离系统的改进

1983年以来,Vortoil水力旋流器已广泛应用于油气工业中的油水处理,水处理量每天超过1.11×10~6立方米。水力旋流器能成功应用的主要原因首先是这种技术能够满足环保部门规定的污水排放标准,其次是设备重量轻、占地面积少和操作费用低。目前,考虑到日趋严格的环保标准和可将水力旋流器作为油水一级分离没备,美国CONOCO公司对该技术进行了深入的研究,从而使水力旋流器的分离性能得到大幅度的提高。本文将着重叙述该公司在水力旋流器分离技术上所取得的新进展。     

水力旋流器现状及发展趋势

近20年来，国内外在水力旋流器的理论研究方面，建立了以平衡轨道理论模型和停留时间理论模型为主的固－液水力旋流器理论模型，以及液－液水力旋流器放大设计准则和效率预测模型。在设备研制方面，先后研制了油井产液水力旋流除砂器，动态液－液水力旋流器和静态液－液水力旋流器等单体设备。今后设备的发展趋势是，研制能注入减摩聚合物的旋流器，能注入一定量分散气的旋流器；研制液－固－液新型三相旋流分离器。     

论水力旋流器流场数值模拟中湍流模型的选择

在水力旋流器数值模拟研究的过程中，湍流模型的选择非常重要。对同一水力旋流器在相同参数条件下分别选择不同湍流模型进行了模拟，并将模拟结果与实验结果进行了对比。由于RSM模型（The Reynolds Stress Model）尽可能多地考虑了影响雷诺应力的因素，特别适合于模拟高速旋转流体，只要处理合理，模拟结果与实验测试结果的误差一般不超过10％；而κ-ε模型的模拟结果与实验测试结果相差太大，不适用于水力旋流器流场模拟。因此，在设计研究各种类型的水力旋流器时，首先推荐采用RSM模型模拟水力旋流器流场，根据工程目标，对水力旋流器结构进行优化设计，减少物理模型的实验，缩短研发周期，降低研发成本。     

水力旋流器压力损失的综合试验研究

通过对水力旋流器压力损失的分段测定,发现旋流腔和锥体段压力损失最大,占总损失的50%以上,其次是入口段,接近40%,而圆柱尾管段所占比例最小,不到10%;而且各段所占比例基本不随流量变化而改变。由于旋流分离的有效压力损失段在旋流器内腔,并非在入口处,因此减小入口段压力损失是降低水力旋流器无效能量损耗的突破口。利用非金属材料水力旋流器进行试验,找出了有效降低水力旋流器压力损失的方法,试验结果证明,加大水力旋流器入口截面尺寸可有效降低总压力损失,而其分离效率基本不受影响。     

采用水力旋流器的含油污水除油试验

为了提高低含油污水的除油效果，美国采用水力旋流器以低剪切在洋对陆上和海上的含油污水进行了工业试验并获得成功，试验结果表明，低剪切泵可以提高水力旋流器的除油效率，油滴尺寸是含油污水净化的一个关键参数。在除油水力旋流器中，小油滴会发生明显聚结；对于去除较小的油滴，小直径（３５ｍｍ）的水力旋流器比大直径（６０ｍｍ）的水力旋流器更有效，将由水力旋流器出来的净化水再泵入旋流器进行再循环，可以提高除油效率。     

采用水力旋流器的含油污水除油试验

为了提高低压含油污水的除油效果，美国采用水力旋流器配以低剪切泵对陆上和海上的含油污水进行了工业试验并获得成功。试验结果表明：低剪切泵可以提高水力旋流器的除油效率；油滴尺寸是含油污水净化的一个关键参数；在除油水力旋流器中，小油滴会发生明显聚结；对于去除较小的油滴，小直径（35mm）的水力旋流器比大直径（60mm）的水力旋流器更有效；将由水力旋流器出来的净化水再泵入旋流器进行再循环，可以提高除油效率。     

提高聚驱井水力旋流器适用性的机械降黏装置的研制与评价

为提高水力旋流器含聚适用性,设计出一种机械降黏装置,利用该装置能使聚合物分子链断裂,减小处理液的黏度,从而减小黏度对水力旋流器分离性能的影响。通过对不同工况条件下的降黏效果分析得出,降黏装置对聚合物溶液降黏效果明显。为验证在不同聚合物浓度条件下,水力旋流器串联降黏装置前后分离性能,开展了室内实验研究。实验结果表明,不同含水率、处理量条件下,水力旋流器串联降黏装置后,质量浓度在300 mg/L以内的聚合物溶液经水力旋流器分离后,油水分离效率均能达到99%以上;在部分工况质量浓度为400 mg/L的聚合物溶液条件下也达到了99%。可见,水力旋流器前端串入机械降黏装置能够拓宽其含聚适用性。     

关于直流电型水力旋流器脱水效率的讨论

直流电型水力旋流器是在脱水型水力旋流器的基础上增设一直流电场,直流电场和旋流场的共同作用大幅度提高了原油脱水效率。与直流电脱水器和脱水型水力旋流器相比,直流电型水力旋器具有体积小、重量轻、成本低、脱水效率高、脱水效果好、流量调节范围广,安全可靠等优点。直流电型水力旋流器作为油田原油脱水设备具有广阔的发展前景。     

水力旋流器污水除油试验

为了探索国内陆上油田是否可应用水力旋流法液一液分离技术，大庆油田设计院于1992年进行了水力旋流器污水除油小型试验，取得了大量试验数据，并基本摸清了影响水力旋流器除油效率的因素。1．试验用水力旋流器的结构从结构形状匕分，液一液分离用水力旋流器大体可分为三类（如     

提高聚驱井水力旋流器适用性的机械降黏装置的研制与评价彭永刚

为提高水力旋流器含聚适用性,设计出一种机械降黏装置,利用该装置能使聚合物分子链断裂,减小处理液的黏度,从而减小黏度对水力旋流器分离性能的影响。通过对不同工况条件下的降黏效果分析得出,降黏装置对聚合物溶液降黏效果明显。为验证在不同聚合物浓度条件下,水力旋流器串联降黏装置前后分离性能,开展了室内实验研究。实验结果表明,不同含水率、处理量条件下,水力旋流器串联降黏装置后,质量浓度在300 mg/L以内的聚合物溶液经水力旋流器分离后,油水分离效率均能达到99%以上;在部分工况质量浓度为400 mg/L的聚合物溶液条件下也达到了99%。可见,水力旋流器前端串入机械降黏装置能够拓宽其含聚适用性。     

水力旋流器在应用中若干问题的探讨

水力旋流器作为一种新型,高效的分离设备,有着广阔的应用前景,笔者结合水力旋流器室内实验和现场试验,对水力旋流器在矿场应用中若干个问题进行探讨,得出结论：随着水力旋流器入口流量的增加,操作压力的提高,乳化加剧;能耗主要取决于水力旋流器的入口流量和压降;旋流管直径的选择要综合考虑能耗和分离效率之间的关系,在入口含量浓度一定的情况下,分流比的大小决定了溢 流含油浓度的大小和底流口流水含油的多少,分流比越大,分离效率越高,则底流口中水的含油就越低,而油中含水则就高。     

水力旋流器及其在油田集输系统中的应用前景

水力旋流器是国外近年研制成功的可用于油田油、水混合物分离的一种新型设备，主要由入口段、收缩段和出口段组成。按其处理对象分有预分离水力旋流器、脱水型水力旋流器和脱油型水力旋流器三种类型。与油田现用的分离设备相比，水力旋流器具有分离效率高、流量调节范围宽、体积小、重量轻、投资少等优点。研究表明，这三种类型的水力旋流器完全可以替代油田现用的沉降分离设备、脱水设备以及污水处理设备，并可实现橇装化，故在油田     

含气条件下水力旋流器的压力特性研究

针对固 液分离水力旋流器 ,研究了结构参数及操作参数对压力特性的影响 ,得到了含气条件下水力旋流器的压力特性研究结果 ,并进行了能耗分析。实验结果表明 ,在含气条件下水力旋流器的溢流和底流压差都显著增加 ;在不含气条件下压降比随着流量的增加而降低 ,但在含气时则基本保持不变 ;随着旋数的增加 ,压差增大 ,而压降比减小 ;随着气 液比的加大 ,压差基本呈增加趋势 ,而压降比则无明显变化。最后指出 ,减少水力旋流器能量消耗的方法主要有降低流量、旋数或气 液比 ,其中最可行的方法是降低水力旋流器入口处的气 液比 ,即提高游离水脱除器等前端处理设备的除气效率 ,尽可能降低混合介质中气体的含量     

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.     

国内外油田水力旋流器研究及发展趋势

简要综述了国内外油田水力旋流器的研究与进展，明确了今后油田水力旋流器研究与发展的方向，并结合我国油田生产实际，探讨了水力旋流器在我国油田地面工程建设中的应用前景。