井下旋流分离管柱的振动特性研究

为研究旋流分离管柱在注入泵和采出泵两螺杆泵抽吸条件下的振动特性,对其进行模态分析和瞬态动力响应分析。结果表明,不同工况下,旋流分离管柱的固有频率有所不同;固定注入泵一端和固定采出泵一端相比,固定采出泵一端各阶固有频率较小;螺杆泵转动引起的激振力和内部流量变化都会导致管柱变形,其中螺杆泵转动对旋流分离管柱变形影响较大;相对于固定采出泵,固定注入泵条件下旋流分离管柱产生的振动位移更大,是旋流分离管柱自身结构和注入泵转速产生更大激振力综合作用导致的结果;控制两个螺杆泵工作状态的时间差,理想情况下可以控制旋流分离管柱的总变形。     

基于Fluent网格变形的旋流器的形状优化

目前,旋流器的流体结构优化主要局限于单参数的尺寸优化;大多采用多组网格分别模拟的方法;不仅费时,而且对于微小的尺寸变形常常难以操控。当旋流器的分离效率优化到一定峰值后,进一步提高则比较困难。为解决这一问题,提出了基于网格变形的形状优化方法。以旋流器的分离效率为目标,采用ANSYS Fluent的网格变形方法,优化了旋流器的外形结构,将旋流器的分离效率由原来的95.69%提高到了99.18%,并对比分析了优化前后的压降、速度和油相体积分布。研究结果表明：Fluent 网格变形器驱动网格节点的平滑变形,可以同时实现变形区域的结构参数的优化组合,以及优化迭代的自动化和智能化,具有良好的全局搜索能力和较强的鲁棒性;Fluent网格变形优化算法能够缩短CAD建模的时间,避免网格重构;可在单一尺寸优化的基础上,在一定范围内提高旋流器的分离效率。     

支管方向对T形管气液分离效果影响的数值模拟分析

应用计算流体动力学方法对T形管气、液分离器进行了数值模拟,采用标准k-ε模型为湍流计算模型,针对不同支管放置方向对T形管气、液分离效果的影响进行了模拟分析。分析表明,支管水平放置和竖直向上放置时支管均以气相采出占优;支管竖直向下放置时,分流率为临界值时气液两相均匀分流;支管竖直向上放置时,质量分离效率最高。     

采出液脱气除砂一体化内锥式旋流器数值模拟

油田生产中面临多相介质的处理问题,采用单一结构设备实现脱气除砂一体化处理,对于简化工艺、降低压力损耗都具有十分重要的意义。设计了一种内锥式脱气除砂一体化三相介质分离水力旋流器,并对内锥直径、内锥高度等主要结构参数进行了数值模拟和参数优选。通过对旋流器脱气、除砂效果和溢流口与底流口压力损失的数值模拟分析,优选旋流器内锥直径为30mm、内锥高度为96mm。所设计的内锥式脱气除砂一体化旋流器具有较好的分离效果,可有效用于油田采出液的脱气除砂一体化分离处理。     

含气条件对井下油水分离旋流器性能影响的数值模拟

为探究气体对井下油水旋流器性能的影响规律,针对新型螺旋流道倒锥式旋流器,采用Fluent软件对气液比分别为0.01、0.03、0.05、0.08、0.10时旋流器的油相分布进行模拟分析。通过对比分析发现:不含气时旋流器的分离效率为89.31%;在结构参数和分流比不变的条件下,旋流器分离效率随气液比的增加呈降低趋势,气液比为0.10时,分离效率为36.90%;气液比越大,溢流口的油相体积分数越小,底流口的油相体积分数越大;溢流口和底流口的压力损失随气液比的增大而递减。     

脱气除砂三相旋流器溢流管结构数值模拟分析

在溢流管直径Do和溢流管的伸入长度Lo均分别设定为10mm、20mm、30mm的条件下,利用有限元分析软件对脱气除砂三相旋流器溢流管直径、溢流管伸入长度进行数值模拟和比较分析。结合脱气、除砂的分离效率规律和压力分布规律,综合对旋流器分离性能的影响选择最佳结构参数,得到了合理的脱气除砂三相旋流器结构模型。     

内锥直径对脱气除砂一体化旋流器影响研究

随着油田开发的深入,采出液的含砂量及伴生气量逐渐增加,另外随着聚合物驱油和三元复合驱油技术的推广应用,使油井采出液的分离难度加大。实现油田高效脱气、除砂已成为急需解决的技术问题。内锥式脱气除砂一体化三相介质分离水力旋流器的应用,简化了油气集输处理工艺,分离效率高,并使能耗降低。通过室内试验,研究了旋流器的内锥直径对脱气、除砂效果和压力损失的影响,优选内锥直径为30mm,入口流量为1.1m3/h,溢流分流比为60%。     

电场-旋流耦合强化多相介质分离研究进展

概述了国内外基于电场-旋流耦合场来强化非均多相分离的研究进展,并对相应强化分离方法进行分析与归纳。根据不同介质类别分别介绍了电场-旋流耦合强化液-液分离、气-固分离、气-液分离、固-液分离等多相介质分离技术、设备及工作原理,例如：动态/静态静电旋流脱水装置、静电旋风除尘器/摩擦旋风分离器、静电旋风除雾器及电动旋液分离器。总结了电场类型与分布、耦合场与液滴、颗粒作用、耦合场数值模拟方法等,为研究电场-旋流耦合强化分离多相介质提供依据。针对特殊多相介质（如黏度大、密度差小及弱/无电导率等）分离性能较差的问题,本文提出应综合考虑耦合设备的结构尺寸、操作参数及安装条件,在提高分离效率的基础上,应加强电场-旋流耦合装置运行安全性的研究以扩大耦合强化多相介质分离的适用范围。     

过滤-旋流耦合技术在非均相分离中的研究及应用

过滤-旋流耦合分离装置作为一种新型分离设备,将旋流分离与过滤相结合,既充分地发挥传统水力旋流器的快速、高效、旋转涡流运动等优点,又通过深度过滤而提高传统水力旋流器的分离精度。从其各种形式的结构特点和工作原理的不同出发,阐述一些具有代表性和实用性的内置式、外置式、壁面过滤式分离器的研究成果。分别针对入口、旋流腔、溢流管、锥段、底流管、过滤材料等部分的结构参数,以及从针对入口流量、压力降和压降比、固体颗粒特性、流体特性、分流比/底流率、增压方式等操作工况和介质条件的研究现状出发,重点讨论分析过滤-旋流耦合分离装置的结构参数和操作工况在非均相介质分离中的影响情况,并展望将过滤-旋流耦合分离与其他分离工艺相结合,研发新型分离技术与设备将成为过滤-旋流耦合分离技术的潜在研究方向。     

液-液水力旋流器分离效率深度提升技术探讨

为解决微小粒径分散相分离效率不高,制约水力旋流器分离效率深度提升的问题,本文以液-液水力旋流器为分析对象,在总结已有理论及研究成果基础上,分别从影响旋流分离效率的关键物理因素,包括分散相在旋流场内的停留时间、分散相粒径、分散相距轴心旋转半径、分散相切向旋转速度以及旋流分离工艺系统五个方面出发,首先对已有提升旋流分离效率的水力旋流器串联工艺、分散相粒径聚结器、小直径旋流分离器及增强切向速度的动态水力旋流器等技术措施进行分析总结,并在此基础上提出了促进旋流分离效率深度提升的新型技术方案,为液-液两相以及固-液、气-液、气-液-固等多相混合介质的高效旋流分离器设计及系统优化提供一定理论及技术支撑。