水力空化在油田压裂返排液中的应用及性能研究

发布时间：2020-03-26 05:06

【摘要】：本文主要以水力空化技术为研究对象,研究了水力空化技术对压裂返排液中化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)的降解作用。通过实验分析水力空化装置的选型、孔径大小、孔口数量、开孔面积等参数对降解效果的影响。主要的研究结论如下:(1)通过对油田压裂返排液进行取样及化验,发现其成分比较复杂、具有很强的稳定性、浓度高、COD高、粘度很大等特点。水力空化技术是液体气化产生气泡,在一个收缩装置(如几何孔板、文丘里管等)中液体流过时,压力下降至饱和蒸气压或以下时,液体中的气体会释放出来。当压强恢复时气泡瞬间破灭,同时伴随着产生瞬时高压(5×10~7Pa)高温(1000-5000K),并且在溶液中产生局部高浓度的氧化剂,溶液里的有机污染物与之发生氧化反应,降解成无害物质,达到净水目的。因此水力空化技术可以降解压裂返排液COD含量。(2)通过ANSYS Fluent软件模拟不同参数的水力空化装置管内流场和空化强度,得出管内速度场、压力场以及气化率并将数值模拟值与实验值进行对比。结果表明在相同压裂返排液工况下7~#孔板的气化率能够达到最大值,其结果与实验结论相符。(3)通过搭建水力空化实验平台,分析对比不同参数的水力空化装置处理油田压裂返排液的功效。结果表明孔板型水力空化装置孔径的减小有助于提升处理性能。孔板型水力空化装置孔数量的减少能够在一定范围内加强空化效果,可以提升COD值的降解率。
【图文】：

在空间中空泡的密度不是太大的情况下，将认为每个空泡都是独立存在且独立运动的，相邻空泡之间的影响将忽略不计。Rayleigh-Plesset 理论方程提出假设：空泡处在无穷大的流场域内，空泡形状为球形。用 R(t)表示空泡的半径，是关于时间 t 的函数。压强 p∞(t)是流场无穷远处的压强，，是已知数，温度 T∞是常数。并且为不可压缩的流体，所以密度 ρL、运动粘度 uL都是常数。空泡内部的气体是均匀分布的，压力 pB(t)以及温度 TB(t)在气泡内部各处都是相同的。在无限大流场中空泡形状图如图 2-2 所示：

求解得到速度场。因为给定的压力场是假设的或也就是说求解出的速度场也不能满足连续性方程，所以场必须进行不断修正。比研究不同空化器形状空化现象的差异，以及寻找影响素，提高降解的效率。有针对性的设计了 9 种结构尺寸板模型，其通径均是 80mm，正好放置于设计的法兰之流动不受孔板的干扰，一般工况下需要满足 δ(板厚)围在 3~4 之间。然后再依据孔板上的总过流面积与管值 β，可设计出布孔数 n。为了减少排布不规则对空化是规律排列的方式，且分布较均匀，具体尺寸结构如
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 宋源;王帅;于水利;李攀;;微气泡水力空化强化混凝除藻的试验研究[J];中国给水排水;2015年03期

2 刘亮;陈黄骞;吕伟;;水力空化技术及其对压载水的预处理[J];船舶;2011年04期

3 武君,张晓冬,刘学武,夏远景,李志义;水力空化及应用[J];化学工业与工程;2003年06期

4 翟磊;董守平;冯高坡;马红莲;;水力空化与臭氧联合降解油田污水初步试验研究[J];科技导报;2009年06期

5 冯中营;赵婷婷;;水力空化与臭氧联合降解罗丹明B[J];武汉工程大学学报;2012年08期

6 鲍洪志;;应用水力空化射流技术提高灰岩地层钻速[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2013年05期

7 王惠敏;韩喜莲;孙三祥;;空化数与雷诺数关系的确定[J];西华大学学报(自然科学版);2008年06期

8 魏群,高孟理;水力空化及其研究进展[J];湖南城市学院学报(自然科学版);2004年04期

9 胡立平;何仁;黄永春;程谦伟;刘惠贤;罗玉英;;水力空化在物料混合器中的应用[J];食品工业;2013年11期

10 王惠敏;孙三祥;;水力空化中雷诺数与空化数关系的研究[J];环境工程;2008年06期

相关会议论文 前10条

1 黄利波;吴胜举;周凤梅;冯中营;;水力空化技术的初步实验研究[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年

2 卢贵玲;朱孟府;刘红斌;马军;李颖;;孔板水力空化反应器降解双酚A的实验研究[A];2018中国环境科学学会科学技术年会论文集（第二卷）[C];2018年

3 王西奎;王晨;;2，4-二氯苯氧乙酸的水力空化降解[A];持久性有机污染物论坛2008暨第三届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2008年

4 沈龙云;郑霞;沈壮志;;湍流场中杆振动发声的实验研究[A];2015’中国西部声学学术交流会论文集[C];2015年

5 张晓冬;武君;李志义;刘东学;;水力空化能量的杀菌作用及其效果[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集（下）[C];2006年

6 冯中营;吴胜举;周凤梅;黄利波;;空化杀菌与数值模拟[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）[C];2007年

7 班效强;郑霞;沈壮志;沈建中;;波导管对杆振动发声传播特性的实验研究[A];中国声学学会第十一届青年学术会议会议论文集[C];2015年

8 蔡美强;关怡新;姚善泾;朱自强;;水力空化增强超临界辅助雾化法制备氯霉素超细微粒[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集（下）[C];2006年

9 朱孟府;邓橙;宿红波;陈平;苑英海;朱路;;水力空化水处理设备性能评价[A];2014中国环境科学学会学术年会论文集（第五章）[C];2014年

10 计建炳;李永超;陆向红;俞云良;徐之超;;空化技术辅助高酸值油脂合成生物柴油的新工艺[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集（上）[C];2006年

相关博士学位论文 前5条

1 陶跃群;水力空化降解废水中有机污染物的理论与实验研究[D];中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所);2018年

2 蔡美强;水力空化混合器强化超临界流体辅助雾化制备超细微粒的研究[D];浙江大学;2007年

3 张凯;文丘里管与三角形孔口多孔板水力空化处理难降解废水及空化紊动特性的试验研究[D];浙江工业大学;2017年

4 黄永刚;水力空化破解剩余污泥过程与机理研究[D];东北大学;2013年

5 杨思静;水力空化强化ClO_2破解甲基橙和苯并[a]芘机理研究[D];中北大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 张新;水力空化在油田压裂返排液中的应用及性能研究[D];武汉工程大学;2018年

2 卢贵玲;基于水力空化降解水中双酚A性能研究[D];天津工业大学;2019年

3 柳文菁;不同孔口形状多孔板水力空化杀灭原水中病原微生物的试验研究[D];浙江工业大学;2018年

4 杨杰;圆孔多孔板与文丘里管组合式水力空化杀灭原水中病原微生物的试验研究[D];浙江工业大学;2018年

5 张邵辉;方孔多孔板与文丘里管组合式水力空化灭活原水中病原微生物的试验研究[D];浙江工业大学;2018年

6 欧阳嵩;水力空化效应对水泥性能的影响研究[D];北京交通大学;2018年

7 张锐;水力空化水力特性研究[D];天津科技大学;2017年

8 王倩;水力空化强化过硫酸盐氧化处理染料废水的效能和机理研究[D];浙江工商大学;2019年

9 时小芳;强化水力空化对水中微生物去除效果的研究[D];天津工业大学;2018年

10 李奎;强化水力空化对水中石油污染物降解效能的研究[D];天津科技大学;2017年

本文编号：2600990