油水旋流分离器入口结构优化研究

采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法,对涡线形曲面入口、阿基米德螺旋线形入口等9种油水旋流分离器入口结构形式的内流场和分离特性进行了试验研究,得出比较理想的4种优化入口结构形式。进一步的优化设计和性能试验表明,阿基米德螺旋线是一种较好的入口结构形式,采用这种入口结构形式优化设计的油水旋流分离器试验研究结果表明,阿基米德螺旋线和旋流腔之间实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

导流片型油水旋流分离器的入口结构优化

导流片型油水旋流分离器是一种新型井下油水分离器,为了提高其进行超大处理量油水分离时的性能,对导流片进行了结构优化研究。加工了两种结构的导流片,并在室内搭建了试验系统,对油水两相流经导流片的流动规律开展了试验研究。研究结果表明:在相同的入口工况下,油滴经流线型导流片后破碎程度小、平均直径大、迁移运动后所形成的油核较细,油水两相流经流线型导流片所产生的压降要远低于直板型导流片所产生的压降。因此,在超大处理量时,应优选流线型导流片作为井下油水旋流分离器的起旋结构。     

井下水力旋流油水分离器的研制与性能试验

井下水力旋流油水分离器是井下油水分离系统的核心部件。在借鉴传统静态水力旋流器结构形式和前期系列实验研究的基础上,给出了一种新型井下水力旋流油水分离器结构参数的确定方法;针对试制的样机,通过室内模拟试验,验证了井下水力旋流油水分离器的分离效率。试验数据表明,该分离器分离效果较好,能够满足井下油水分离的要求,为今后井下油水分离器的结构设计及进一步的系统开发提供了一定的理论依据和技术支持。     

管式静电旋流分离器的设计及内部流场研究

静电聚结与旋流分离相结合可以提高油水乳化液的分离效率,有效减少油水分离设备的占地面积。但现有静电聚结旋流分离器方面的研究文献均未关注水出口的含油量,同时缺少对分离器的具体结构参数设计。为此,提出了一种新型结构的管式静电旋流分离器。该分离器采用切向入口+等螺距螺旋叶片+向前型母线椭圆形叶片的多次起旋结构;依据油水乳化液中分散相粒径值和原紧凑型静电聚结器达到一定聚结效果的电场停留时间,初步确定了分离器的主体结构尺寸;在此基础上对简化后主体流道的内部流场进行了CFD数值模拟,分析了起旋叶片级数、分流比、入口流量及分散相水滴粒径对分离性能的影响。研究结果表明:对于含水体积分数为30%的油水乳化液,当分散相粒径为150μm、流量为4. 5 m3/h、分流比为0. 1时,分离器水出口含油体积分数小于0. 1%,分离效率达99. 3%。管式静电旋流分离器可多次发挥静电聚结和旋流分离的作用,大幅提高分离性能,实现水出口含油量和油出口含水量的双向指标控制。     

轴流式旋流油水分离器分离性能影响研究

轴流式旋流油水分离器具有结构紧凑和性能稳定等优点。为了得到各参数对其分离性能影响的规律,利用数值试验方法对影响其性能的因素进行了较为系统的分析研究。研究结果表明:长径比在9左右,出水口切向开设较优,油相密度在950 kg/m~3以内、油相平均粒径大于0.10 mm时,分离器分离性能较优,而出水筒大小对分离器分离性能影响不大。切向开设的出水口既能节省径向空间,又能够降低油水分离后的水中含油体积分数,在设计井下油水分离器时,出水管与外筒相切开设,相切的方向与螺旋流动的旋向一致。上述各参数对分离性能影响的大小排列为:油相粒径油相密度长径比出水口开设方式出水筒直径大小。研究结果可为油水分离器的设计及应用提供指导。     

有杆泵井下油水旋流分离效率影响因素

对高含水生产井存在的问题,应用井下油水旋流分离与回注技术可降低生产成本。由双液流泵、油水旋流分离器和原油提升泵组成的有杆泵井下油水旋流分离系统在现场试验中取得了显著效果。分析现场试验数据发现,溢流管直径和不连续流是影响有杆泵井下油水旋流分离性能的重要因素。实验结果表明,旋流分离器最佳溢流管直径要与分流比和入口含油浓度相匹配;不连续流引起分离效率的下降率不超过0.5%,且下降率随着分流比与入口含油浓度比值的增加而减小。     

油水旋流分离器流场模拟分析与研究

采用流场模拟方法研究了油水混合物在旋流分离器中的流动状况,湍流模型采用多相流中湍流Reynold应力输运方程模型(DSM),基本方程的离散和求解采用SIMPLEC算法。利用计算流体动力学(CFD)分析程序,对油水旋流分离器进行了计算与分析。结果表明:模拟流场的特征与理论描述和物理实验所得到的特征一致,并定量分析了流量对压降、流体粒径对分离效率的影响及其应对措施。所用方法为深入揭示旋流分离器中油水的分离规律提供了有效手段,可用于预测和分析旋流分离器的分离性能,结构优化及揭示特性参数影响旋流分离器性能的规律。     

2种结构油水旋流分离器流场数值模拟研究

采用雷诺应力模型(DSM)和SIMPLEC算法,对筒锥型和圆筒型油水旋流分离器的内部流场进行了数值模拟计算,得到这2种结构旋流分离器的内部切向速度和轴向速度分布。分析研究得出如下结论:(1)数值模拟计算值与实验值存在少许差异,但两者非常接近,数值模拟可为旋流分离器结构研究提供可靠依据;(2)筒锥型和圆筒型旋流分离器零轴向速度皆位于r=(0.3~0.35)D处,而筒锥型旋流分离器z=218mm处,流动分成上、下2部分;(3)圆筒型旋流分离器没有筒锥型旋流分离器的分离空间,靠近底流口的切向速度仍较高,使流体中的颗粒绕轴心旋转不易流入轴心处分离。     

新型油水分离器分离性能研究

新型油水分离器由截面为等腰梯形的螺旋式流道和出口装置组成,出口装置内有一个可以调整角度的流线型挡板。应用计算流体动力学(CFD)理论对该装置进行了流道内流场仿真计算,进一步验证了其油水分离性能,并研究了该装置的螺旋流道圈数、采出液含油体积百分数与分离性能之间的关系。分析结果表明,该装置结构简单,操作压力低,可用于油井采出液的油水分离,省去了目前常规水力旋流器的许多辅助设备,特别适应海洋平台的工作环境。     

螺旋分离器水流动特性的CFD模拟与PIV试验

设计了一种新的螺旋分离器,采用CFD数值模拟技术对螺旋分离器的入口管段、螺旋分离段及出口管段内流体流动速度场及压力损失分布特性进行了分析,结合PIV流场测试试验对分离器的入口管段和出口管段内流体流动速度场进行了测量和对比分析。介绍了螺旋分离器油水分离的工作原理、结构参数及PIV实验流程。结果表明：该螺旋分离器螺旋导流效果明显,在螺旋分离段及出口管段内具有持续时间长、离心分离强的螺旋流分离流场;流体流过螺旋分离段后,在出口管段内可形成稳定的螺旋流场;通过对比分离器内入口管段及出口管段PIV试验速度测量值与数值模拟值,结果吻合良好,验证了模拟结果的可靠性;通过分离器的压力损耗分析,指出了螺旋分离器的主要压力损耗位置,设计工况下的分离器最大压力损耗不超过90 kPa。     

油水两相螺旋流状态下射频法测量原油含水率的方法

目前,国内大多数油田进入采油后期,原油含水率显著提高,对含水率的测量提出了新的挑战。针对原油含水率的实时测量问题,提出了一种油水两相螺旋流状态下射频法测量含水率的新方法。首先将油水两相来流通过旋流器调整成螺旋流状态,然后测量螺旋流状态下管内同心布置的天线发射的射频信号,最后通过建立含水率与射频信号之间的关系模型及两相流速度滑移模型对测量结果进行修正,得到含水率的测量结果。该方法能够消除油水两相流型分布不均匀对测量结果的影响,扩宽了含水率的测量范围。通过室内实验的方法对测量模型进行了静态标定、动态验证和优化调整。实验结果表明,在入口油水两相混合流速为0.60~1.20 m/s,体积含水率高于43.81%时,利用该方法测量含水率误差在6.29%以内。     

有杆泵井下油水分离系统设计与分析

随着油田开采进入高含水阶段,大量采出水的举升和处理使得采油经济效益越来越低.鉴于此,结合我国油田实际情况,提出一种新型有杆泵井下油水分离系统.该系统由注采式一体泵与两级串联旋流器连接,可实现同井采注.基于正交试验设计,以底流口含油质量浓度CU为目标,通过Fluent软件采用RSM雷诺应力模型优化旋流器主要结构参数.同时...     

螺旋式油水分离装置分离行为仿真研究

提出一种螺旋形流道的新型油水分离装置。应用计算流体动力学(CFD)理论,建立了截面为等腰梯形的7圈圆柱螺旋+6圈圆锥螺旋组合而成的仿真模型,并对该装置进行了流道内流场仿真计算。对多种不同截面形状流道的分析比较表明,该装置能用于油井采出液的油水分离,具有结构简单,操作压力低的特点,且梯形截面流道的分离性能优于其它截面形式流道。     

油水两相旋流分离试验

以油水为工质进行了液－液两相旋流分离的试验，研制了一种高效的油水旋流分离器。研究了流量、回流率、入口含油浓度、油的乳化等因素对分离效率的影响。试验发现旋流压降与流量成指数关系。对旋流分离过程中油粒破碎的机理进行了分析讨论，分析表明当修正韦伯数大于１２时，油料发生破碎。     

井下两级旋流分离技术流场模拟研究

随着油田开采程度的持续深入,降低生产成本和提高采出效率正逐渐成为各油田提高竞争力的重要手段。井下两级旋流分离技术可进一步提高分离效率,降低回注水的含油量,提升回注水品质,大幅度降低地面采出液及采出液含水率,是油田降低开采成本的重要举措及技术支持。通过井下两级旋流分离技术流场模拟研究,重点分析新型螺旋流道旋流器(一级旋流器)内部的流场特点,研究其速度矢量及速度分量的变化规律,压力损失特点和油相分布规律。新型结构的螺旋流道使流经其内部的流体从单一的轴向运动转变为旋转运动,流体运动空间的改变使其切向速度增加明显,有利于进行离心分离。流体在运动过程中的压力损失转变为流体的速度增量,与流体经过螺旋流道后速度矢量的变化相对应,但因循环流的存在,扰乱了溢流管下部油核及相邻位置流体的正常运动,使油核发散、流场紊乱,令新型结构的旋流器效率有所降低。经过流场分析,进一步认识井下两级旋流分离器的流场分布规律,有利于旋流器的结构改进及现场应用。     

基于RSM模型的油-水旋流器单相流场特性模拟研究

为了获取油水分离的关键参数,采用RSM模型对旋流器的单相流场特性进行模拟研究,得到了网格图、流线图和切向速度。结果显示:旋流器单相流场中,流体在圆柱段的运动比较复杂,受到的各种作用力比较多,导致运动速度的变化也比较大; 大锥段流体的切向运动比较规律,且运动的范围和剧烈程度都有所下降; 小锥段流体的切向运动除了在范围和数值上比较小,其他都较为相似,底流段流体主要是轴向运动; 切向速度对分离特性具有重要影响,而入口处产生的湍流是影响流场的关键因素。     

PV型旋风分离器内流场的试验研究

用五孔球探针与热线风速仪测定了不同结构参数的ＰＶ型旋风分离器全空间内的三维速度分布，总结了入口气速与主要结构参数变化后对流场的影响规律，提出了相似放大的办法。结果表明，在旋风分离器的蜗壳顶部存在纵向二次流，在芯管下口附近存在短路流，在排尘口处有较强的灰斗返气，这些均不利于气固分离     

基于双旋流的油泥分离器数值模拟

针对兴中油泥含油量高、含渣量低的特点,提出一种新型的双层旋流器结构来进行油-水-颗粒的三相分离.采用数值模拟的方法进行研究,选择混合模型和k-e模型对单层旋流器和3种不同进口型双层旋流器的分离效果进行模拟,分析各旋流器的结构对压力分布、油水分布和油泥颗粒分布效率的影响.结果表明:入口流量为40 m3/h,即入口流速为6...