海上井下油水分离旋流器结构设计及优化研究
发布时间：2021-10-21 13:37
海上油田含水率持续增高,增加了采油平台的处理负担和井下的举升压力,因此有必要对海上特高含水油井开展井下油水分离研究。根据海上油田采出液物性参数,初步设计了6种适用的油水分离旋流器。考虑海洋平台井下油水分离工艺的限制、加工成本及精度与分离效果等因素,确定了BLXDL-D为最佳分离装置。针对变螺距螺旋导流式单锥旋流器BLXDL-D结构类型,采用数值模拟的方法对其主要结构参数进行了优化研究,对模拟的可靠性进行了室内试验验证。研究结果表明:BLXDL-D油水分离旋流器最佳的旋流腔长度为65 mm,溢流管直径为12mm,底流管直径为25 mm,此时旋流器分离效率可达到97. 23%,且压力损失相对较小;不同分流比下分离效率的试验值和模拟值最大误差为4. 79%,验证了数值模拟的准确性。研究结果可以为海上高含水平台的井下油水分离旋流器的设计和应用提供参考。
【文章来源】：石油机械. 2020,48(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
海上油田油水分离旋流器
因此，本文设计了一种变螺距螺旋流道结构，在接近来液的位置处螺旋流道的螺距较大，而在靠近旋流腔位置处螺距减小，采用3D打印的方式对其进行加工，其3D打印结构如图2所示。该结构有助于减缓来液对距离入口较近螺旋流道的冲击，且可在一定程度上降低速度的衰减。1.2 两种结构BLXDL-D和BLXDL-S模拟分析及优选
两种结构旋流器流场压力损失分布云图如图3所示。从图3可以看出，两种旋流器在入口处压力损失最小，螺旋流道以下的部分压力损失明显增加，这是由于流体从上部分进入螺旋流道时方向发生突变，使旋流器压力损失增大，且两种旋流器由壁面到中心处压力损失逐渐增大。另外，由于溢流口流速最大，压力最小，所以溢流压力损失(入口压力与溢流口压力差值)最大。对比两种旋流器压力损失分布云图可以看出，BLXDL-D油水分离旋流器整体压力损失明显低于BLXDL-S油水分离旋流器，这由BLXDL-S的双锥结构使整个旋流器内部空间减少引起。根据Fluent的模拟结果可计算出入口和溢流口流体质量流率。其中，质量流率的报告为Reported-Fluxes。旋流器分离效率为溢流口流出的油相质量流率除以入口流入的质量流率，残差值是模拟的误差。入口、溢流口及底流口的质量流率及分离效率的计算结果如表1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油滴聚并破碎行为对水力旋流器分离性能的影响[J]. 李枫,熊峰,刘彩玉,邢雷,张勇. 石油机械. 2019(06)
[2]试论油田采出液中的泥沙除去办法[J]. 张伟. 化学工程与装备. 2017(12)
[3]采出液黏度对三相分离旋流器性能的影响[J]. 徐保蕊,蒋明虎,赵立新. 机械工程学报. 2017(08)
[4]原油脱水方法综述[J]. 陈思奇,张嘉兴,李欣洋,周刚. 当代化工. 2016(08)
[5]Numerical analysis of hydroabrasion in a hydrocyclone[J]. Mehdi Azimian,Hans-Jrg Bart. Petroleum Science. 2016(02)
[6]海洋石油平台延长使用期的动设备评估技术[J]. 何杉,徐俊辉,李少华,庞树民,陈明华,李进. 中国海洋平台. 2014(03)
[7]海上原油高效开发技术发展及应用[J]. 苟磊. 化工管理. 2014(12)
[8]海洋平台腐蚀检测与延寿评估方案设计[J]. 张春茂,龙媛媛,刘超,王遂平,孙艳红. 石油化工腐蚀与防护. 2009(06)
硕士论文
[1]高浓度聚驱油水乳状液乳化行为及分离特性研究[D]. 王善哲.东北石油大学 2016
[2]轴向式旋流除砂器除砂效率的影响因素分析[D]. 王晓旭.西安石油大学 2015
[3]塔河油田稠油采出液脱水处理技术研究与应用[D]. 王波.西南石油大学 2014
本文编号：3449087
【文章来源】：石油机械. 2020,48(06)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
海上油田油水分离旋流器
因此，本文设计了一种变螺距螺旋流道结构，在接近来液的位置处螺旋流道的螺距较大，而在靠近旋流腔位置处螺距减小，采用3D打印的方式对其进行加工，其3D打印结构如图2所示。该结构有助于减缓来液对距离入口较近螺旋流道的冲击，且可在一定程度上降低速度的衰减。1.2 两种结构BLXDL-D和BLXDL-S模拟分析及优选
两种结构旋流器流场压力损失分布云图如图3所示。从图3可以看出，两种旋流器在入口处压力损失最小，螺旋流道以下的部分压力损失明显增加，这是由于流体从上部分进入螺旋流道时方向发生突变，使旋流器压力损失增大，且两种旋流器由壁面到中心处压力损失逐渐增大。另外，由于溢流口流速最大，压力最小，所以溢流压力损失(入口压力与溢流口压力差值)最大。对比两种旋流器压力损失分布云图可以看出，BLXDL-D油水分离旋流器整体压力损失明显低于BLXDL-S油水分离旋流器，这由BLXDL-S的双锥结构使整个旋流器内部空间减少引起。根据Fluent的模拟结果可计算出入口和溢流口流体质量流率。其中，质量流率的报告为Reported-Fluxes。旋流器分离效率为溢流口流出的油相质量流率除以入口流入的质量流率，残差值是模拟的误差。入口、溢流口及底流口的质量流率及分离效率的计算结果如表1所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油滴聚并破碎行为对水力旋流器分离性能的影响[J]. 李枫,熊峰,刘彩玉,邢雷,张勇. 石油机械. 2019(06)
[2]试论油田采出液中的泥沙除去办法[J]. 张伟. 化学工程与装备. 2017(12)
[3]采出液黏度对三相分离旋流器性能的影响[J]. 徐保蕊,蒋明虎,赵立新. 机械工程学报. 2017(08)
[4]原油脱水方法综述[J]. 陈思奇,张嘉兴,李欣洋,周刚. 当代化工. 2016(08)
[5]Numerical analysis of hydroabrasion in a hydrocyclone[J]. Mehdi Azimian,Hans-Jrg Bart. Petroleum Science. 2016(02)
[6]海洋石油平台延长使用期的动设备评估技术[J]. 何杉,徐俊辉,李少华,庞树民,陈明华,李进. 中国海洋平台. 2014(03)
[7]海上原油高效开发技术发展及应用[J]. 苟磊. 化工管理. 2014(12)
[8]海洋平台腐蚀检测与延寿评估方案设计[J]. 张春茂,龙媛媛,刘超,王遂平,孙艳红. 石油化工腐蚀与防护. 2009(06)
硕士论文
[1]高浓度聚驱油水乳状液乳化行为及分离特性研究[D]. 王善哲.东北石油大学 2016
[2]轴向式旋流除砂器除砂效率的影响因素分析[D]. 王晓旭.西安石油大学 2015
[3]塔河油田稠油采出液脱水处理技术研究与应用[D]. 王波.西南石油大学 2014
本文编号：3449087
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