导叶式水力旋流器分离性能试验研究

为保证导叶式水力旋流器稳定、高效运行,对其结构参数和运行时的操作参数进行了优选试验,并对物性参数进行了分析。试验确定了该旋流器锥段最佳锥角为5°,导流叶片最佳结构为叶片数n=4,叶片出口角β=20°,流道宽度w=3.47mm。试验结果还表明,在一定范围内,分离效率随入口流量的增加而增加,且随分流比的增加而增加,但二者并非越高越好;密度、粒度越大的颗粒越有利于分离,且旋流器并非适用于所有固体颗粒的分离;所设计的旋流器对井下多相分离系统中砂的分离是可行的。     

水力旋流器除砂性能实验研究

本文作者对水力旋流器的固液分离性能进行了实验研究，并应用相似与模化理论对水力旋流器进行了相似研究。将研究结果用多元线性回归方法进行回归分析，得出了水力旋流器分级效率和总效率与各影响因素的相关关系。相关式计算结果与实测结果比较吻合，这些相关式可作为设计旋流器和优化旋流器操作参数的依据。     

新型结构溢流管水力旋流器模拟分析与实验研究

应用计算流体动力学方法对新型结构溢流管水力旋流器进行数值模拟分析,观察其流场特性,并将其与常用溢流管水力旋流器进行比较。通过实验研究,测定和分析新型结构溢流管在不同操作参数下的分离效率及压力损失,为水力旋流器溢流管结构优化提供依据。     

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。     

油水分离水力旋流器的人工神经网络模拟

采用改进的BP神经网络模型模拟水力旋流器的油水分离过程。根据水力旋流器的实际生产条件 ,确定旋流器模型设计中的优化神经网络结构为 8- 12 - 12型神经网络。对神经网络的结构进行了优选和分析 ,提出了自适应调节学习率和动量因子的快速BP算法 ,并对激励函数进行了改进。结果表明 ,用改进的BP神经网络模型模拟水力旋流器的分离过程是切实可行的 ,通过旋流器的人工神经网络模拟 ,能够根据旋流器的物性参数和分离期望值 ,预测旋流器的结构参数和操作参数 ,实现旋流器结构参数和操作参数的优化。     

油水分离旋流器分离过程数学模型分析

根据水力旋流器中油滴非线性随机运动的特点 ,采用改进的BP神经网络模型、基于随机过程理论的MonteCarlo模拟以及与其它数学模型相结合的方法 ,对水力旋流器内的分离过程进行模拟 ,根据旋流器的物性参数和分离期望值 ,预测旋流器的结构参数和操作参数 ,实现旋流器结构参数和操作参数的优化 ,并给出旋流器的分级效率。对数学模型的预测结果进行了验证分析。     

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.     

油水分离旋流器流场和分离性能的数值模拟

深入研究了液-液水力旋流器的流动机理,并采用LRR应力模型对油水分离旋流器的油水两相流场进行了数值模拟。通过数值计算得到了水力旋流器内流体流动的流线图、等压线以及速度矢量图,并且研究了不同参数(分流比、进口压力以及溢流管直径)对分离效率的影响。计算结果与理论分析一致,证明了模型和算法的正确性。研究成果为前人试验和理论总结提供了有力的理论支持,同时为进一步研究水力旋流器的分离机理、流场特性以及结构优化设计提供了一条有效的途径。     

液－液分离水力旋流器特性参数研究

对自行设计的液－液分离水力旋流器进行了一系列室内试验及现场实验，通过原油与水及机油与水两种油水混合介质的分离，系统地研究了水力旋流器几何参数与运行参数对分离效率的影响，提出了一些合理的关系式。在此基础上设计与制造了直径Ｄ为３８ｍｍ及５２ｍｍ两种样机。现场实验证明，该种水力旋流器的分离效率达到９０％以上，且结构简单，可在低压下运行，成本低，能耗少，完全可用于工程实际。     

动态水力旋流器结构参数的优选设计

简要描述了动态水力旋流器的结构组成及工作原理。在深入开展动态水力旋流器的分离机理和性能试验研究的基础上,进一步证实了只要合理地优化选取其结构参数,即可获得良好的分离效果。重点介绍了动态水力旋流器主要结构参数的优选设计过程,通过对油水分离用动、静态水力旋流器进行对比分析,进一步证实了动态水力旋流器在油水分离方面存在的优势。其成功研制为今后深入进行分离机理、流场测试及分离性能的研究奠定了基础,也为其在油田含油污水处理方面的推广应用起到了一定的指导作用。     

柱形水力旋流器结构优化设计

文章根据TD哈蒂冈提出的圆柱水力旋流器的数学模型,提出了优化圆柱水力旋流器的结构参数(旋流器直径、进料管直径、溢流管直径、底流管直径、旋流器长度)的方法.     

旋流式井下液砂分离器的研制及应用

油井出砂造成抽油泵的磨损是油田开发高含水阶段存在的普遍现象。针对上述问题,通过经验与数值模拟相结合的方法,设计了旋流式井下液砂分离器,并分析了液相黏度、含砂量、流量对分离效果的影响。结果表明:液相黏度对分离效率的影响最大,液相黏度的增加会导致分离效率的降低,因此井下液砂分离器适用于稀油井或特高含水的油井;当含砂量低于10%时,其对分离效果的影响不明显;对于一定直径的液砂分离器,有一个合理的流量范围,可以根据油井产量的大小,选用适当直径的井下液砂分离器。现场应用表明:旋流式井下液砂分离器能有效地降低进泵液体中的含砂量,提高泵效,平均延长抽油泵寿命60 d,并能显著减少砂卡的发生。     

油水分离用水力族流器的模拟试验

给出了试验用油水分离水力旋流器的几何结构及各部分尺寸。油水分离模拟试验表明，当入口流量为５～６ｍ３／ｈ、分流比为２％～５％时，分离效率可达９８％。     

水力族流器分离油水中间层乳化液的现场试验

叙述了用水力旋流器处理油水中间层乳化液的现场试验情况，比较了固液分离旋流器与油水分离旋流器的异同，分析了油水中间层乳化液的成因及温度、分流比、添加破乳剂等对分离效率的影响。现场试验表明：（１）用水力旋流器分离油水中间层乳化液是可行的；（２）选取分流比的数值稍大于乳化液含油浓度可得到较高的分离效率；（３）对乳化液加温时温度控制在５０℃～６０℃较为经济；（４）在乳化液进入放流器前加入１００ｐｐｍ破乳剂，经旋流器处理再沉降后，最终可将原油含水降至５％以下。     

基于机器学习策略的半潜式钻井平台结构设计优化

引入数值优化分析方法,基于优化软件Noesis-Optimus搭建适用于工程结构设计优化工作流,开发相应的软件接口和分析代码,形成完整设计分析方法。分析优化采用机器学习策略,对输入参数、约束条件和优化目标进行相关性分析,对结构强度、疲劳寿命和区域结构重量分别进行单目标和多目标方案优化。通过千组样本的分析,得到多组优化方案和帕累托前沿,可供工程设计备选。研究取得从定性手动试算优化到定量自动迭代优化的技术突破,在得到优选方案的同时,掌握相关设计参数对优化目标的影响趋势并累积大量备选方案。     

Pentane-Insoluble Matter from Conventional and Heavy Crudes: Relationships Between Thermal Characteristics and Molecular Parameters

Nearly 50% of bitumen derived from Athabasca oilsands is pitch. The pentane-insoluble fraction is the major coke producer during thermal cracking. Here, we evaluate the thermal behavior of pentane insolubles from various oil sources by correlating thermogravimetric data with structural parameters. The effect of any entrained mineral solids on the thermal properties results was also investigated. Coke yields depended significantly on aromaticity, H/C atomic ratios, molecular weight, chain length, and equivalent molecular diameter. With the exception of highly aliphatic Daqing conventional oil, coke yields correlated well with the calculated structural parameters. Asphaltene from bitumen was about average in its coke-forming propensity. Mineral solids had practically no effect on thermal behavior.     

钻井液振动筛固相运移动力学分析

在推导钻井液振动筛按圆、直线和平动椭圆三种运动轨迹振动方程的基础上,分析了钻井液固相颗粒在非淹没状态下相对于振动筛面做后滑、抛掷、静止和前滑四种状态下的运移动力学条件,即固相颗粒速度和位移的动力学方程。按方程仿真计算得到的固相颗粒运移速度与实测的运移速度相比,相对误差小于15％,吻合较好。综合分析认为,钻井液固相颗粒在平动椭圆振动筛的运移速度高于直线振动筛,在直线振动筛上的速度又高于圆型振动筛。     

水力旋流器锥筒的磨损与壁厚设计

论述了水力旋流器下锥筒的磨损规律及其分离效率下降的原因;指出了将锥筒穿孔时间作为使用寿命的不科学性,应按不同制造材料规定锥筒的失效时间。为使旋流器保持高效工作状态,锥筒壁不宜设计过厚,锥筒内表面应喷涂耐磨层或使用双金属锥筒。     

计数式全通径压裂滑套优化设计

为了提高内滑套步进压力,同时使得内滑套结构强度较高,提出一种优化计数式全通径压裂滑套的方法。采用最陡爬坡实验设计确定最佳响应区域;利用响应曲面法分别建立显著因子与步进压力及运动过程中内滑套所受最大应力之间的二阶响应模型并分析了各因子对各响应的影响;根据线性加权法确定目标函数,采用粒子群优化（PSO）算法寻优,得到内滑套最优结构参数;基于显式动力学方法模拟压裂球推动内滑套运动过程。结果表明,优化后,运动过程中内滑套所受的最大应力增大了9.2%,内滑套步进压力提高了40%。室内模拟实验表明,优化后,内滑套步进压力提高了44%,与数值模拟结果近似,最陡爬坡实验设计、响应曲面法以及PSO算法相结合用于内滑套结构参数的优化是有效的。     

新型催化裂化槽式待生剂分配器的冷模实验

针对大型催化裂化再生强化的需要,本研究提出了一种新型的槽式待生剂分配器,在大型冷模实验装置上对其性能进行了系统的评价,并考察了不同操作条件和结构参数对主要性能指标的影响规律,最后和前期研究的两种传统分配器进行了性能对比。结果发现该型分配器只需操作气速大于临界表观气速即可达到得很高的颗粒分配均匀性和颗粒输送能力,而其他因素对其性能影响不大。考虑到工业圆形再生器的实际情况,提出了一个修正的不均匀指数,可以更好地满足工业待生剂分配器设计的需要。和传统船型和管式分配器的性能对比发现,新型槽式待生剂分配器不仅具有更好的颗粒分配均匀性,而且在颗粒输送能力和操作弹性两方面也具有显著的优势,其更本原因在于它更好地解决了分配器内颗粒的流动性问题。