管式分离器-仰角式脱水技术研究
发布时间：2021-07-14 13:30
随着科技的不断进步,油田发展不断进入中后期,加之大部分油田采用水驱方式采油,导致油井采出液中含水率超高。高含水率的采出液一方面会导致高投资,低效益;另一方面含水率过高会导致设备的腐蚀,结垢等多种问题,并对未来清理维修都造成了相应的负担。本文管式分离器是将卧式分离器与立式分离器相结合并采用仰角设计加大油水分离界面,利用重力分离的原理结合油滴分离运动,对井口采出液进行初分离。本文使用计算流体力学,基于Fluent软件对管式分离进行模拟计算,以油水分离效率、油出口含水率以及水出口含油率作为衡量标准。本文主要研究内容如下:（1）通过对管式分离器的仰角进行分析,在角度上选取从大到小的原则,以30o、10o、2o为单位精度划分0o到60o,总共划分为7个角度进行模拟。选取每一个分离效率高的范围,对比所有角度分离效率,总结得出在12o时分离效率最高为79.27%,相较与卧式分离器分离效率上提升约15%。（2）在管式分离器原有结构尺寸上仰角为12o时,对分离器的油水出口直径、分液孔直径以及进液口直径进行改变。对这三个因素根据控制变量法,共进行75组试验模拟,对所有试验依据分离效率大小进行排序,再结合油...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
仰角式三相分离增压一体化设备
第二章油品液滴运动状态分析7第二章油品液滴运动状态分析2.1管式分离器原理2.1.1油水分离原理本文研究的管式分离器其原理如图2-1所示。管式分离器具有一定的仰角，因此在进行分离过程中，首先高含水油井采出液进入分离器中，分离器中的油水两相首先在密度差的作用下，混合液中的大部分油滴由于密度的关系会在上部产生聚集现象，当油滴聚集到一定程度时则会在壁面形成不断流动的油膜，而混合液中剩余的水相聚集在分离器的下方。首先水相聚集段的水滴在重力的作用不断从油相中脱离沉降出来，油相的水不断脱离，脱离水相的油滴不断聚结并向上浮升，直至到达上部与已形成的油膜与之“汇合”。在这个过程中水相聚集段的的油水向上下两方分离，随着分离时间的增加，水相与油相“纯度”将越来越高，分离效果越来越好[11]。图2-1管式分离器分离原理图在油水分离设备中压力和温度一定情况下，油水两相的内部流动中，因油水两相密度差的存在，油相密度低在设备中的上层，水相密度大于油相，并在重力的作用下在设备中慢慢下沉。设备中油相的油滴浮升速度用斯托克斯（Stokes）公式计算得到2()18woioilgdv（2-1）其中：oilv--油滴浮升速度，m/s；di—油滴粒径，m；o、w--油相密度与水相密度，3kg/s；--水相粘度，pa.s在确定油滴粒径时，由上式综合得出分离效率为：218woiTigdAQ（2-2）
第二章油品液滴运动状态分析11非常小，τ可在10-5的数量级，即便5时间也非常校因此在重力分离过程忽略重力加速度计算，利用沉降速度，减少误差[16]。2.3油水分离效率衡量标准2.3.1管式分离器结构组成本文所研究的管式油水分离器主要由分离罐、分液管、油出口、水出口、油堰板和水堰板所构成，以下将简要介绍管式油水分离器中的主要构件组成[17]：（1）分液管分液管是从外延伸入管式分离器中的一个长管，结构示意图如图2-2，采出液从分液管进口进入，在管底下有多个小孔使流体从分液孔中流出。混合液从分液管口进入，相同的处理量下分液管管径不同时油水分离效率随之不同，因此进口管径的变化对处理量大小与分离效果有着重要影响。现今大部分分离器中的分液管在分液孔设计上大不相同，大部分分液孔采用均布等径，有一小部分采用多等级不同直径。管式分离器主要是通过油相的水洗作用与水相的沉降使油水分离，而分液管在分离器的位置需可提供油相的水洗与水相的重力沉降。本文查阅资料中已对分液孔的位置、孔间距和孔数做了相关研究，并取得了非常好的效果，在进行结构尺寸变化时直接使用。具体参数设置如下：孔间距为分液孔直径的3倍，孔数为8，分液管横向位置为0.5D(D为管式分离器直径)，纵向位置为0.8L（L为分液管长度），此时油水分离效果最佳，本文不再加以验证直接使用。本文对分液孔孔径进行深入的研究，孔径可以使分液管中流量较为均衡，而分液孔孔径的影响较为明显。因此分液管直径与分液孔直径将对处理量与处理效果有着直接影响，本文结构上主要对分液管直径与分液孔直径进行研究。图2-2分液管结构（2）堰板管式分离器中设有堰板装置主要是为了调节油水界面位置，在管式分离器的设计中，一般将堰板高度设置为分离器直径的50%~70%之
【参考文献】：
期刊论文
[1]卧式重力三相分离器分离效果影响因素[J]. 孙立强,王迪,朱红波,高翔,魏耀东. 石油化工设备. 2017(02)
[2]重力式油气水三相分离器工艺设计研究[J]. 李巍,于同川,张晓敏,刘国栋,范学君,陈万贵. 节能技术. 2016(05)
[3]用浅池理论分析斜板沉淀池的设计原理[J]. 高凤,胡晓. 西南给排水. 2014(03)
[4]仰角变化对仰角式游离水脱除器分离效果的影响[J]. 董珂. 油气田地面工程. 2013(12)
[5]高效仰角式游离水脱除器分离技术研究[J]. 庄明珠. 科技与企业. 2013(05)
[6]仰角式游离水脱除器鞍座计算方法[J]. 于海波. 油气田地面工程. 2013(02)
[7]高含水期油田地面工程现状及发展趋势[J]. 胡世杰,李绍文,杨海燕. 管道技术与设备. 2011(05)
[8]油水重力分离器的数值研究[J]. 孙治谦,王振波,金有海,郭栋. 工业水处理. 2010(01)
[9]仰角式游离水脱除器分离过程数值模拟[J]. 魏立新,兰宁,王志成,鲍云波. 科学技术与工程. 2009(22)
[10]高含水期油田地面配套工艺技术初探[J]. 蔡更喜. 油气田地面工程. 2006(07)
硕士论文
[1]油水重力分离过程两相流动数值模拟研究[D]. 张杰.中国石油大学(华东) 2014
[2]仰角式油水分离器数值模拟及结构优化[D]. 李新战.西南石油大学 2012
[3]重力式油水分离器性能的数值模拟[D]. 侯先瑞.大连海事大学 2011
[4]高效仰角式游离水脱除器的研究[D]. 刘玉花.天津大学 2009
[5]高效仰角式游离水脱除器分离特性的研究[D]. 潘攀.大庆石油学院 2006
[6]特高含水原油体系特性研究[D]. 李梦坤.大庆石油学院 2005
[7]游离水脱除器在大庆油田的应用及数值模型的建立[D]. 李林.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3284238
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
仰角式三相分离增压一体化设备
第二章油品液滴运动状态分析7第二章油品液滴运动状态分析2.1管式分离器原理2.1.1油水分离原理本文研究的管式分离器其原理如图2-1所示。管式分离器具有一定的仰角，因此在进行分离过程中，首先高含水油井采出液进入分离器中，分离器中的油水两相首先在密度差的作用下，混合液中的大部分油滴由于密度的关系会在上部产生聚集现象，当油滴聚集到一定程度时则会在壁面形成不断流动的油膜，而混合液中剩余的水相聚集在分离器的下方。首先水相聚集段的水滴在重力的作用不断从油相中脱离沉降出来，油相的水不断脱离，脱离水相的油滴不断聚结并向上浮升，直至到达上部与已形成的油膜与之“汇合”。在这个过程中水相聚集段的的油水向上下两方分离，随着分离时间的增加，水相与油相“纯度”将越来越高，分离效果越来越好[11]。图2-1管式分离器分离原理图在油水分离设备中压力和温度一定情况下，油水两相的内部流动中，因油水两相密度差的存在，油相密度低在设备中的上层，水相密度大于油相，并在重力的作用下在设备中慢慢下沉。设备中油相的油滴浮升速度用斯托克斯（Stokes）公式计算得到2()18woioilgdv（2-1）其中：oilv--油滴浮升速度，m/s；di—油滴粒径，m；o、w--油相密度与水相密度，3kg/s；--水相粘度，pa.s在确定油滴粒径时，由上式综合得出分离效率为：218woiTigdAQ（2-2）
第二章油品液滴运动状态分析11非常小，τ可在10-5的数量级，即便5时间也非常校因此在重力分离过程忽略重力加速度计算，利用沉降速度，减少误差[16]。2.3油水分离效率衡量标准2.3.1管式分离器结构组成本文所研究的管式油水分离器主要由分离罐、分液管、油出口、水出口、油堰板和水堰板所构成，以下将简要介绍管式油水分离器中的主要构件组成[17]：（1）分液管分液管是从外延伸入管式分离器中的一个长管，结构示意图如图2-2，采出液从分液管进口进入，在管底下有多个小孔使流体从分液孔中流出。混合液从分液管口进入，相同的处理量下分液管管径不同时油水分离效率随之不同，因此进口管径的变化对处理量大小与分离效果有着重要影响。现今大部分分离器中的分液管在分液孔设计上大不相同，大部分分液孔采用均布等径，有一小部分采用多等级不同直径。管式分离器主要是通过油相的水洗作用与水相的沉降使油水分离，而分液管在分离器的位置需可提供油相的水洗与水相的重力沉降。本文查阅资料中已对分液孔的位置、孔间距和孔数做了相关研究，并取得了非常好的效果，在进行结构尺寸变化时直接使用。具体参数设置如下：孔间距为分液孔直径的3倍，孔数为8，分液管横向位置为0.5D(D为管式分离器直径)，纵向位置为0.8L（L为分液管长度），此时油水分离效果最佳，本文不再加以验证直接使用。本文对分液孔孔径进行深入的研究，孔径可以使分液管中流量较为均衡，而分液孔孔径的影响较为明显。因此分液管直径与分液孔直径将对处理量与处理效果有着直接影响，本文结构上主要对分液管直径与分液孔直径进行研究。图2-2分液管结构（2）堰板管式分离器中设有堰板装置主要是为了调节油水界面位置，在管式分离器的设计中，一般将堰板高度设置为分离器直径的50%~70%之
【参考文献】：
期刊论文
[1]卧式重力三相分离器分离效果影响因素[J]. 孙立强,王迪,朱红波,高翔,魏耀东. 石油化工设备. 2017(02)
[2]重力式油气水三相分离器工艺设计研究[J]. 李巍,于同川,张晓敏,刘国栋,范学君,陈万贵. 节能技术. 2016(05)
[3]用浅池理论分析斜板沉淀池的设计原理[J]. 高凤,胡晓. 西南给排水. 2014(03)
[4]仰角变化对仰角式游离水脱除器分离效果的影响[J]. 董珂. 油气田地面工程. 2013(12)
[5]高效仰角式游离水脱除器分离技术研究[J]. 庄明珠. 科技与企业. 2013(05)
[6]仰角式游离水脱除器鞍座计算方法[J]. 于海波. 油气田地面工程. 2013(02)
[7]高含水期油田地面工程现状及发展趋势[J]. 胡世杰,李绍文,杨海燕. 管道技术与设备. 2011(05)
[8]油水重力分离器的数值研究[J]. 孙治谦,王振波,金有海,郭栋. 工业水处理. 2010(01)
[9]仰角式游离水脱除器分离过程数值模拟[J]. 魏立新,兰宁,王志成,鲍云波. 科学技术与工程. 2009(22)
[10]高含水期油田地面配套工艺技术初探[J]. 蔡更喜. 油气田地面工程. 2006(07)
硕士论文
[1]油水重力分离过程两相流动数值模拟研究[D]. 张杰.中国石油大学(华东) 2014
[2]仰角式油水分离器数值模拟及结构优化[D]. 李新战.西南石油大学 2012
[3]重力式油水分离器性能的数值模拟[D]. 侯先瑞.大连海事大学 2011
[4]高效仰角式游离水脱除器的研究[D]. 刘玉花.天津大学 2009
[5]高效仰角式游离水脱除器分离特性的研究[D]. 潘攀.大庆石油学院 2006
[6]特高含水原油体系特性研究[D]. 李梦坤.大庆石油学院 2005
[7]游离水脱除器在大庆油田的应用及数值模型的建立[D]. 李林.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3284238
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