新型稠油井井口含硫化氢产出液密闭取样装置模拟研究

发布时间：2017-07-30 16:03

  本文关键词：新型稠油井井口含硫化氢产出液密闭取样装置模拟研究

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【摘要】：辽河油田稠油具有高密度、高黏度、高凝固点、高胶质沥青质含量的特点。其开发方式以蒸汽吞吐为主。但在这种开发过程中会出现高浓度硫化氢气体,这些硫化氢气体会威胁到操作人员的人身安全并且污染环境给,取样工作带来了困难。目前我国石油化工企业所使用的井口取样器多为开放式,其存在着取样不准确、浪费原料、难清洗、对操作人员人身安全有威胁以及污染环境等多种弊端。另外,欧美国家生产的取样器价格不菲,并且不符合我国油田实际情况,针对以上问题,急需设计一款新型的、取样准确的、密闭环保的取样装置,这对油田现场的取样工作、经济节约以及安全环保等方面都具有非常重要的意义。本文通过对油田现场实际情况的充分调研,深入地剖析了目前国内取样器装置的结构与工作原理,总结了其存在的缺点,针对这些缺点合理地设计出了新型稠油井井口取样装置:绘制出装置的二维图,继而进行三维建模得到取样器的三维模型;将取样器进内部结构简化,建立取样装置的内部三维流场模型;对所得流场模型进行网格划分;编写UDF程序;根据多相流理论,运用FLUENT实现取样器取样的仿真动态模拟。通过对取样器非定常流的数值模拟,得出在含水率一定的情况下不同的流体流速、原油粘度、硫化氢含量、取样阀旋转速对所取油样中各组分含量的影响。将计算最终得出的含气率和含油率与设定值做对比得出误差曲线从而验证所设计密闭取样器的取样准确性。此外还可根据取样器内部压力场、速度场等对取样器结构以及材质进行优化。本研究可为所设计取样器未来在现场的实际应用提供理论依据。
【关键词】：取样装置 硫化氢 数值模拟
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE93
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究的背景及目的意义9-12
• 1.1.1 稠油井井口取样逸出气体问题9
• 1.1.2 硫化氢气体的产生性质以及危害危害9-11
• 1.1.3 设计的目的及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 取样器国外发展现状12
• 1.2.2 国内取样装置的发展现状12-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-16
• 1.3.1 设计取样器的工作原理以及特点13-14
• 1.3.2 本文主要工作14-16
• 第二章 油气水多相流基本理论16-23
• 2.1 油气水三相流动的基本参数16-19
• 2.1.1 流量16-17
• 2.1.2 流速17-18
• 2.1.3 滑动比和滑差18
• 2.1.4 密度18-19
• 2.2 气液两相流动模型19-20
• 2.2.1 均相流模型19-20
• 2.2.2 分相流模型20
• 2.3 管线中油气水三相流动的基本方程20-23
• 2.3.1 连续性方程20-21
• 2.3.2 动量方程21
• 2.3.3 理想流体的伯努利方程21
• 2.3.4 实际流体总流的伯努利方程21-22
• 2.3.5 管道轴向温降基本公式22-23
• 第三章 基于SOLIDWORKS的模型建立23-31
• 3.1 SOLIDWORKS软件简介23-25
• 3.1.1 Solid Works软件介绍23
• 3.1.2 Solid Works软件特点23-24
• 3.1.3 全动感用户界面和配置管理24
• 3.1.4 协同工作和装配设计24-25
• 3.1.5 工程图25
• 3.2 取样装置模型的建立25-31
• 3.2.1 取样器的结构25-26
• 3.2.2 主阀体的建模26
• 3.2.3 卡箍头的建模26-27
• 3.2.4 换向球的建模27
• 3.2.5 芯轴、螺母、手轮、顶针的模型27-28
• 3.2.6 连接套与中间轴体的模型28
• 3.2.7 球座和密封圈的模型28-29
• 3.2.8 扳手与螺钉的模型29
• 3.2.9 模型零部件的装配29-30
• 3.2.10 取样装置的工作原理30-31
• 第四章 简化模型的建立与计算31-45
• 4.1 简化模型的建立31-32
• 4.1.1 用Solidwo rks软件建立简化模型31-32
• 4.2 用ANSYS ICEM CFD软件进行网格划分32-38
• 4.2.1 ANSYS ICEM CFD软件基本功能32-34
• 4.2.2 ANSYS ICEM CFD的操作界面34-35
• 4.2.3 简化模型在ANSYS ICEM CFD中的网格划分35-38
• 4.3 用FLUENT软件进行数值计算38-45
• 4.3.1 FLUENT软件简介38-39
• 4.3.2 动网格技术39-41
• 4.3.3 用户自定义函数（UDF）的编写41-43
• 4.3.4 FLUENT相关参数设定43-45
• 第五章 数值计算及结果分析45-72
• 5.1 不同取样速度对取样结果的影响45-55
• 5.1.1 不同取样速度下取样器的内部流场分析45-52
• 5.1.2 不同取样速度对取样结果的影响52-55
• 5.2 不同入口流速对取样结果的影响55-62
• 5.2.1 不同入口流速下去取样器的内部流场分析55-59
• 5.2.2 不同入口流速对取样结果的影响59-62
• 5.3 不同原油粘度对取样结果的影响62-69
• 5.3.1 不同原油粘度下取样器的内部流场分析62-66
• 5.3.2 不同原油粘度对取样结果的影响66-69
• 5.4 较高硫化氢含量情况下取样器取样的准确性69-72
• 5.4.1 硫化氢含量为 0.1% 时取样器内部流场分析69-70
• 5.4.2 硫化氢含量为 0.1% 时取样器取样的准确性70-72
• 结论72-73
• 参考文献73-78
• 作者简介、发表文章及研究成果目录78-79
• 致谢79-80

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本文编号：594994