油水分离用水力旋流器理论模型及数值模拟

深入研究了液 -液水力旋流器的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法 ,并采用计算流体力学的原理和方法 ,建立了研究液 -液水力旋流器的物理模型、修正的三维k -ε模型 (即RNGk -ε模型 )和分散油相的代数滑移混合模型ASM。以SIMPLER算法为基础 ,研究了数值计算方法并做了实例计算。通过数值计算得到了液 -液水力旋流器内流体流动的速度矢量图、流线图和油相及水相等浓度分布图。计算结果与理论分析一致 ,证明了模型和算法的正确性 ,为进一步研究旋流器的结构优化、粒子跟踪和旋流器特性参数对分离效率的影响及旋流器性能预测等打下了良好基础     

液-液分离用水力旋流器内部流场的三维数值模拟

运用商业计算流体力学软件FLUENT对油水分离用水力旋流器（LLHC）进行了三维数值模拟，并对网格的划分、湍流模型和二相流模型的选择及边界条件的设置等技术细节问题进行了探讨。结果表明，运用RSM湍流模型、基于欧拉法的MIXTURE二相流模型和压力边界条件进行数值模拟所获得的速度场、分离效率与实验结果吻合较好。为进一步运用FLUENT软件研究液一液分离水力旋流器的结构优化和性能预测提供了参考。     

采出液温度对油水旋流分离器内流场及分离性能的影响

为探究油田采出液温度对油水分离旋流分离器(简称旋流器)性能的影响,采用数值模拟与试验验证相结合的方法,研究不同温度下旋流器分离流场内的流动参数、油相分布、油水分离效率的变化规律。结果表明：随着采出液温度升高,分离流场中油水混合物的切向速度、压力、湍动能以及油滴粒子的径向沉降速度均增大,旋流器的分离性能提高;随着采出液温度升高,旋流器轴心处油水混合物中油相体积分数提高13.97百分点,油相体积分布非均匀度降至80%以下,油芯平均直径减小0.16 mm,轴心处的油相富集程度提高,分布均匀;当采出液温度高于70 ℃时,旋流器分离效率达99%以上。     

水力旋流器内分离介质流动分布特征数值模拟

提出了脱油型水力旋流器参数关系的结构模型,依据建立和修正的分离场的k-ε湍流数学模型,进行了网格划分,确定出边界条件.描述了水力旋流器内部分离介质的三维流动分布特征对分离性能的影响.对旋流器压力场、速度场和分离介质运动迹线分布特征的数值模拟进行了研究.分析了旋流器内部分离介质流动分布特征的数值模拟结果,实际测试的分布结果与流动场结构中理论计算的分布结果相一致.通过合理控制旋流器操作参数(如流量、压力和分流比等)来实现最佳的分离效果.该研究将为改进水力旋流器结构设计、提高分离性能和降低能耗损失提供参考,也为其更好的推广应用奠定一定的基础.     

基于CFD的旋流器油水分离仿真研究

旋流器是对油田采出液进行油水分离的重要设备,旋流腔流场特性是研究其分离能力的重要依据,但是通过试验的方式无法全面地揭示其流场性质。应用CFD技术对其流场特性进行了研究,借助于计算机仿真技术,对旋流器油水分离过程进行了数值模拟,得到了旋流腔内压力、速度、含油体积百分数等物理量的变化规律。通过计算机仿真的方法对旋流器结构进行优化,既节约成本,又缩短了新产品的开发周期。     

油水分离用水力旋流器分离性能曲线与实验

描述了水力旋流器性能的评价指标,运用流体力学的流场模拟和油滴的模拟技术,从理论上计算旋流器的流量-效率曲线、流量-压降曲线及粒径-效率曲线,并与实验数据做比较,得出结论：(1)理论计算结果与实测值的关系曲线变化趋势一致,因此可以采用流场模拟的方法预测旋流器的分离性能;(2)利用流量-压降曲线和流量-效率曲线可确定单根旋流管的处理能力及处理效果,相应得到并联旋流管的根数,或根据分离要求及系统所能提供的能量得到处理能力;(3)采用粒径-效率曲线可预测等概率粒径的大小,从而为是否对来液采取处理措施提供依据;(4)利用流场数值模拟方法预测旋流器的性能,可节省投资并缩短开发周期。     

用CFD确定物性参数对井下油水分离效率的影响

用CFD专业软件FLUENT对液-液旋流器内部流场进行模拟计算,分析了井下油水分离所用的旋流器物性参数(生产液粘度和油水比)对分离效率的影响,为井下油水分离采油系统调节工作状态提供理论依据。     

高处理流量井筒内旋流分离器分离性能的数值模拟分析

随着井下油水分离技术在海上油井的应用,井下水力旋流器的设计选型成为关键。海上油井产液量大,需要匹配适合于高处理流量的水力旋流器,但关于高处理流量旋流器的设计的理论模型尚不完善,且缺乏相关的经验模型,本文将介绍高处理流量水力旋流器的数值模拟方法,包括网格划分方案、计算模型选取、迭代收敛准则、后处理方法等。并且介绍了数值模拟在井下多级旋流器配置方案设计、结构参数优化、分流比分配等方面的应用。研究结论表明,数值模拟结果可以为高处理流量旋流器设计提供有效依据,为井下油水分离技术在海上油井的应用打下基础。     

动态水力旋流器圆管螺旋流场特性研究

对动态水力旋流器圆管螺旋流场结构及形成原理作了简要描述。在深入研究动态水力旋流器分离机理及分离性能的基础上,运用圆管螺旋流动方程式进行了动态水力旋流器内部螺旋流动分布理论研究,得到旋流器内部流场按强制涡、自由涡、组合涡及螺旋涡的分布特性。同时利用直圆管柱模型,模拟计算出了圆管螺旋流的理论分布结果。研究和掌握动态水力旋流器内部流体螺旋流的运动及分布规律,为今后深入进行其分离机理、流场测试及分离性能研究打下了一定的基础。     

井下油气水力旋流分离器结构优化与数值模拟

用数值模拟方法对井下油气水力旋流分离器内的气液分离两相流场进行了研究,通过数值模拟得到流场分布规律符合已知的旋流器流场分布规律。将数值计算与室内模拟试验的分离效率进行了对比,结果表明用数值模拟的方法进行流场研究是可靠的。将油气水力旋流分离器的主要结构及操作参数对分离性能的影响进行了模拟,结果表明水力旋流器经过优化设计可以进行井下油气分离,且分离效果较好。所采用的数学模型及模拟方法为井下水力旋流油气分离器进一步优化结构、提高分离效率提供了一条有效途径。     

原油预分水旋流器的机理及试验研究

通过试验和机理研究,分析了原油预分水旋流器的除水分离能力。在胜利油田东辛采油厂辛二接转站对35mm,30mm和25mm原油预分水旋流器进行了现场试验。试验表明,原油预分水旋流器可以有效地分离游离水,而对乳化水基本没有分离能力;当溢流含水主要为乳化水时,其含水量与温度之间没有明显的函数关系。     

油水分离水力旋流器内流场试验研究

论述了油水分离水力旋流器的结构及性能。采用先进的二维激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）定量测试了两种不同结构模型的内流场。根据油水分离水力旋流器的结构和内流场特点，将流场分为造旋区、分离区和稳定区等三个区。在造旋区内，流体携带的能量主要转化为旋流加速；分离区是油水分离的主要区段，一般为锥形结构，以补偿动量矩的消耗，维持较高的旋流速度；稳定区则是为了稳定造旋区和分离区的流动，在稳定区底流口应避免产生回流。     

高含水原油对水力旋流器预分离性能的影响

简述了高含水原油经水力旋流器分离时出现乳化的原因, 讨论了影响水力旋流器高含水原油预分离性能指标, 并对影响高含水原油预分离性能的重要参数———旋流器入口流量、分流比、压降和溢流口直径等分别进行了试验。试验结果表明, 当水力旋流器的流量、分流比和压降比控制在一定范围内时, 选择适当溢流口直径才能同时提高分离效率和脱水效率, 使高含水原油预分离后溢流的含油浓度满足生产要求, 底流口污水的含油浓度也满足后续除油工艺要求。     

井下油水分离系统设计及参数敏感性分析

井下油水分离技术选井条件苛刻,系统设计复杂,在应用过程中受到很大限制。针对井下油水分离系统的设计方法展开研究,介绍了该系统的工作原理和系统构成,在分析各子系统流动规律以及子系统间协调规律的基础上,采用节点分析方法,建立了电潜泵井下油水分离系统的设计模型并给出了计算实例。对主要影响参数进行敏感性分析,结果表明,旋流分离器起到分配能量的作用,是系统协调工作的核心,同时地层产液量、注水启动压力、吸水指数对设计结果有较大的影响。该模型的建立为井下油水分离技术的现场实施提供了可靠的设计依据。     

单点注气液-液旋流器分离效率的实验研究

针对油田后期开发中遇到的污水处理难度大等实际问题,实验研究了气携式液液水力旋流器,由于气泡与油滴结合后形成油气复合体,从而有利于部分油滴向旋流器中心处运移,但气体对旋流器内的流场同时也会产生一定的影响。通过旋流器入口注气和锥段不同位置的单点注气实验,发现气携式液液水力旋流器的分离效率有较为明显的提高,同时,与常规的液液水力旋流器相比,对流场的稳定性要求更高,分流比和溢流口直径均较大,对操作参数的控制应更加严格。     

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。     

油水旋流分离器流动机理和分离性能研究

采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法．对油水分离器内的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法进行研究。得出了分散油相等浓度分布云图和用于判断旋流器分离性能的流量-效率曲线、流量-压力降曲线、分流比-效率曲线和粒级效率曲线。利用试验对曲线进行验证，结果表明，理论计算与实验数据曲线在一定范围内变化趋势一致，根据曲线可对旋流分离器的性能作出判断，并确定处理能力及是否对来液采取必要措施来提高分离效果等。     

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。     

动态旋流分离技术在酸性水除油中的工业应用

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司延迟焦化装置分馏塔顶的酸性水中有0.6%~2.0%(质量分数)的轻油组分,存在于酸性水中的污油不仅会对该装置及下游污水处理装置的正常生产造成影响,同时也会造成轻油组分的损失及环境污染。通过对静态旋流除油技术和动态旋流除油技术的对比分析,选用了操作弹性大、对操作压力要求低的动态旋流除油技术,用该技术对分馏塔顶酸性水中的污油进行分离,按分馏塔顶酸性水中的油质量分数可由6 000~20 000μg/g降至300μg/g以下,预计每年可回收污油1 500 t,产生经济效益560万元/a。     

注聚采出水分离用动态水力旋流器特性研究

原有的地面工艺和设备已不能满足聚合物驱采出水分离的要求。采用自行研制的动态水力旋流器，在增压与不增压两种工艺流程下，分别进行了流量和转数对分离效率的影响、转数与压力降的关系，以及入口压力与处理量的关系等项试验研究。试验结果表明，与静态水力旋流器相比，动态水力旋流器的分离效率明显提高，一般可提高10％左右；压力损失显著降低，约可减少0．1MPa，足见可在低压下工作，易于实现无泵运行；无泵运行明显比有泵增压运行的分离效率高，但处理量会有所降低。将动态水力旋流器应用于聚合物驱产出水的油－水分离处理是完全可行的。