不同流速下螺旋管内油水分离的数值模拟

油田开采的原油含有一定量的水,所以需要对含水原油进行油水分离使含水率达到要求才能投放市场。在目前使用的油水分离方法中,由于其他方法存在一定的缺陷,物理分离法得到了广泛应用。螺旋管分离器具有结构简单、重量轻等特点,成为目前最常见的一种离心分离器。采用计算流体力学中的VOF模型,利用商业仿真软件对具有不同入口速度的螺旋管内油水分离进行了数值模拟,得出了油水分离规律：离轴线越远,速度越小,速度较小时速度分布比较均匀;水相分布最大区域出现在每圈近入口的外侧;沿螺旋管轴向方向油水呈周期性的分离,当速度变大时高含水区向入口端靠近,分离效果好。该规律可为螺旋管分离器的改进和提高分离效率提供理论支持。     

螺旋管内气液分离仿真分析

为提高原油分离程度、缩短分离时间,在对螺旋管气液分离原理与设计方法进行分析的基础上,建立了螺旋管模型。采用RNG k-ε湍流模型,通过FLUENT软件对螺旋管入口流速分别为1.65 m·s~(-1)和3.00 m·s~(-1)的流体分布状况进行了仿真分析,验证了螺旋管对气液分离的作用。结果表明:流速越大,分离程度越高,分离行程越短,为设计小型螺旋管分离器提供参考。     

液-液旋流分离器分离特性数值模拟

液-液旋流分离器内部流场复杂,现有实验条件难以得到较为清晰的流场分布和液-液两相分离过程,用马丁·休教授发明的F型液-液旋流分离器为研究模型,以取油水作为分离介质,采用计算流体动力学技术对液-液旋流分离器进行数值模拟分析.结果表明:液-液旋流分离器内部流场分布特征明显,并在圆柱段、大锥段、小锥段存在不同程度的循环流;其各截面切向速度和轴向速度分布规律与理论分析相一致,切向速度分布中在圆柱段、大锥段和小锥段上端组合涡特征明显,圆柱段和大锥段的轴向速度呈现双W形式;采用分散相模型追踪油滴运动轨迹,证明油水分离的关键在于油滴是否能够在分离区域进入内旋流.     

螺旋管内流场数值模拟

螺旋管以其结构简单等优点在油水分离领域得到广泛应用。数值模拟作为一种可替代实验研究的 方法,广泛应用于螺旋管内流场变化规律的研究。采用VOF模型对螺旋管油水两相流进行数值模拟,得出了螺旋 管内流场变化特性:第9圈油水分离度达到95%,近进口端水相分布较大,沿重力方向水相分布变化不大并出现油 水重混合现象;靠近进口处湍动能强度、动压最大,动压在进口处突降而在外沿轴向线性递减;在进口端外侧剪切应 力最大,沿管道轴向分布变化不大。螺旋管内的油水分离数值模拟,为螺旋管油水分离技术的改进提供了一定的理 论基础。     

高效油水分离器结构性能研究

油水分离器的结构性能是污水除油技术中的一个关键问题,长期以来受到研究者的高度重视,通过对污水除油技术的强化分析,设计采用斜通道波纹板填料作为内部分离组件的新型油水分离器,由于液流在组件内的流动形态提供了频繁的油滴之间碰撞聚结和油滴在波纹板上上粘附聚结机会,通过对实验模拟装置的结构性能研究,该分离器具有较高的分离效率和较好的结构性能。     

幂律流体在螺旋管内的流动特性分析

能源开采利用过程中所涉及的流体绝大多数为非牛顿幂律流体,分析幂律流体在螺旋管内的流动特性,可为工业生产提供理论参考。文章选取6种尺寸螺旋管模型,以幂律流体黄原胶溶液为介质,对绝热边界条件下管内流动特性进行数值模拟,对比分析不同工况下沿程阻力系数λ的变化趋势,探讨多个因素对流动特性的影响规律。结果表明:螺旋管内流体层流流动时,λ随雷诺数增加而减小,其减小的趋势随着雷诺数增加逐渐趋于平缓;螺旋管内流体湍流流动时,λ随相对粗糙度增加而增加,在相对粗糙度较小时,λ值先随雷诺数增加而减小,后随雷诺数增加而增加;相较于无量纲螺距,螺旋管曲率变化对流动阻力的影响更明显;矩形截面螺旋管道中,幂律流体层流、湍流流动所产生的λ均远大于当量直径相同的圆形截面螺旋管道。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

采用计算流体动力学（CFD）软件中的雷诺应力模型（RSM）对油水分离旋流器内部流场进行了数值模拟,研究发现采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出了一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明：空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

堵塞沉积对波形板汽水分离器运行特性的影响规律及机理

在核电厂装置运行的热态工况下,波形板汽水分离器内高温高压且湿度较大,易出现腐蚀现象,产生沉积物并影响汽水分离性能。为研究沉积堵塞现象对波形板汽水分离器运行特性的影响机理,本文运用CFD软件对不同堵塞程度的波形板建立了经过合理简化的二维模型,在不同热态工况下对波形板分离器开展数值计算与分析,得到了堵塞程度对波形板运行特性的影响规律和作用机理。结果表明:堵塞沉积的波形板压降和分离效率随工况的变化趋势均与未堵塞时较为相似;沉积物使实际流通截面变小,从而使波形板的压降增大,且压降增幅随堵塞程度增大而增大;沉积物明显影响了液滴的碰撞分离过程,使分离效率降低;在疏水钩未失效前,波形板分离效率的降幅随堵塞程度增大而增大;在压降、效率增幅方面,沉积物在低流速工况下的影响程度更大。研究结果为波形板的沉积堵塞研究及其运行和设计提供了一定的理论支撑和科学依据。     

入口形状对旋风分离器性能的影响

为了研究入口形状对旋风分离器性能的影响,采用计算流体力学(CFD)软件对旋风分离器的压力场和颗粒的分离情况进行考察。研究结果表明:入口形状会显著影响旋风分离器的压降,在圆形、矩形、三角形和等腰梯形几种不同的入口形式中,长宽比为2的矩形入口压降最大,长宽比为1.5的矩形入口的压降最低;对于矩形入口,随着长宽比的增大,压降是先降低再升高;入口形状对粒径大于2.5μm粒子的分级效率影响不大,当粒径小于2.5μm时,圆形入口的分离效率最差,梯形入口的分离效率最好;梯形入口会改善旋风分离器顶部流场和灰斗附近流场,使颗粒运行平稳,分离效率较高。     

海上高含水大排量电潜泵井井下油水分离系统优化设计

分析井下油水分离系统的结构和工作原理,总结选井原则及应用特点,对海上大排量电潜泵井井下油水分离系统进行优化设计。首先,根据目标产液量进行电潜泵机组的选型,使产液量在离心泵合理排量区间的最佳点;其次,使电潜泵机组和油水分离器等设备的最大外径小于套管内径,保留足够的作业空间;同时,使油水分离器出口压力和流量满足注入层压力、流量协调关系。优化后的设计具有双电泵双变频控制、压力监测系统实时监测、化学药剂注入、注入水取样等优势功能。