流体物性对管柱式气液分离器性能影响的研究

发布时间：2020-04-22 16:37

【摘要】：新一代水下生产系统紧凑型布局理念给应用于其中的气液分离器提出了更加苛刻的要求。管柱式气液分离器(简称GLCC)因其独特的优势在深海富气田开采领域具有应用前景。前人对GLCC的研究大多着眼于液体携带起始点之前的情况,且缺少针对完全分离型GLCC的研究。本文的研究对象是气液相出口管不发生汇合的完全分离型GLCC,以液相介质对分离器性能影响作为切入点,通过实验的手段研究了GLCC各段流型分布、溢流压降、LCO起始点曲线和液相分离效率。将相似理论融入到实验数据的分析中,来探索GLCC气液两相流的运动特性,进一步完善用于预测分离性能的经验模型,主要研究成果如下:(1)通过量纲分析得到了表征溢流压降的准数关系式为Eu_g=f(Re_l,Re_g,Fr_g,K_A,D/d_g,K_F)。该关系式囊括了液量、气量、渐缩喷嘴尺寸、溢流管直径以及液体物性等影响因素,可以更加全面地反映溢流压降,具有较高的计算精度。(2)运用方程分析法获得了影响GLCC液体携带过程的无量纲数,并结合学者们对液滴破碎过程的研究结论,对原始准则数进行了加工。绘制了以无量纲表观气速N_(vg)和无量纲表观液速N_(vl)为坐标的LCO起始点曲线,并根据三种不同浓度甘油溶液的实验数据,建立了LCO起始点曲线的函数方程。(3)将液相分离效率转化为液体携带率,通过类比竖直管环状流的液体携带问题,引入无量纲数S(S=We~(0.5)R_ρ~(0.6))来反映液体携带率的变化规律,并采用双曲正切函数来描绘携带率曲线。分别得到了环状流和搅混流机制下的液体携带率经验关系式,这两个公式预测的分离效率与实验值的相对误差分别落在±0.5%和±1%范围内,精度满足工程设计要求。
【图文】：

的蓬勃发展也带来了能源供需矛盾，现阶段陆地油气资源足社会发展需求。海洋蕴含着丰富的油气资源，对国家能意义，是 21 世纪各国综合国力竞争的焦点。中国作为第一严重的原油供给问题，在 2011 年我国石油的对外依存避免该趋势进一步恶化而危及国家能源安全，自主开发深海战略高度。目前海洋油气勘探活动从常规水深，向深水、深水区开采难题是实现我国完全独立开采深海油气田目标是深海油气开发的重要手段，它可以将已有海上平台的钻。传统水下生产系统将生产设备分散布局，，水下连接设备统打破传统模式，将分离、增压、回注等模块集成于深水凑的全干式和半干式垂直布局理念，能够提高装置可靠性。新一代水下生产系统紧凑型垂直布局对设备安装空间的所处高压环境对设备强度的严苛要求，促使人们研发出结液分离器。

石油化工领域气液分离技术气液分离器在石油化工领域应用范围广，按照气液分离原理的不同可以式分离器、旋流式分离器、折流式分离器以及丝网式分离器[8]。各种分离同的优缺点，适用于特定的场合，不具备通用性。1 重力式气液分离器重力式分离器可以分成立式和卧式两类，利用气液两相密度差异大，液过重力沉降作用从气流中分离。立式分离器的气相处理量大，而液相处式的小，安装高度较高但占地面积小[9]。重力式气液分离技术已经发展的，工程设计领域已经建立了设计标准——《HG/T20570.8-1995（2009）器设计》。如图 1.2 所示，当前的研究热点是通过在分离器中设置合理的如挡板、丝网等结构）来提高分离效率。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE952

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本文编号：2636711