二氧化碳驱采出液气液分离技术研究

发布时间：2017-10-01 22:03

  本文关键词：二氧化碳驱采出液气液分离技术研究

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【摘要】：气液分离是二氧化碳驱油地面集输工艺的关键环节,直接影响了后续原油脱水和污水处理的效果和相关设备材料的选型和运行寿命。二氧化碳驱采出液中含有大量的二氧化碳气体,在分离过程中易产生大量泡沫,因此本文所研究的二氧化碳驱采出液的气液分离技术在油气集输工程中具有重大的意义。本文首先对采出液的物性进行了研究,然后运用Fluent软件对气液分离器的内部构件进行了数值模拟并分析,主要研究内容如下:(1)运用Unisim软件建立简单的井口至站场的工艺流程,将工况调整至分离器的运行工况,得出在分离器运行工况下采出液的物性参数。(2)采用多相流模型中的混合模型对气液分离器中导流板为4种放置角度下的模型进行了数值模拟。(3)采用PBM模型(population balance model,群体平衡模型)与CFD多相流模型进行相互耦合的方式,对气泡的破碎与凝聚现象进行模拟研究不同个数和表面锥体分布的消泡板的消泡效率。研究发现,用软件拟合的二氧化碳驱采出流体的液相粘度减小、密度增大。随着导流板安装角度的增大对于气液分离越有利,但气相出口的液相含量降低的速率在下降,45°放置角度的气相出口液体含量与60°放置时的差异很小,这是由于大角度放置导流板使得混合流体在分离器后段的分离效果变差引起的;对导流板在45°与60°放置时进行对比,在大角度放置导流板时,从入口分流器降落到导流板的混合流体与导流板的接触面积变小而使导流板局部产生较大的冲击压力,这将会影响导流板的使用稳定性和使用寿命。随着消泡板的放置数目增多时,消泡效率也随着增强;当相同消泡板个数时,表面锥体分布为10×20的消泡板的消泡能力优于表面锥体分布为5×10的消泡板,但当放置三个消泡板时,对于表面锥体分布10×20的消泡板与锥体分布为5×10的消泡板的模型,粒径大小0.925~1.00mm的气泡含量相当。
【关键词】：二氧化碳驱油 数值模拟 气液分离器 分离效率
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE868
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 课题的背景及研究意义8-9
• 1.2 二氧化碳驱相关技术国内外研究现状9-10
• 1.2.1 二氧化碳驱相关技术国外研究现状9
• 1.2.2 二氧化碳驱相关技术国内研究现状9-10
• 1.3 气液分离器的概述10-15
• 1.3.1 气液分离器的基本组成11-13
• 1.3.2 气液分离器的工作原理13-15
• 1.4 气液分离器的数值模拟研究概况15-18
• 1.4.1 气液两相流的概述15
• 1.4.2 气液分离器的数值模拟概况15-18
• 1.5 本文的研究内容18-19
• 第二章 二氧化碳驱采出液的物性分析19-23
• 2.1 Unisim软件概述19
• 2.2 工艺流程19-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 气液分离器的数值模拟方法23-38
• 3.1 FLUENT软件介绍23-24
• 3.2 气液分离器的数值求解方法24-37
• 3.2.1 控制方程24-26
• 3.2.2 湍流模型26-33
• 3.2.3 数值解法33-34
• 3.2.4 离散格式及算法34-36
• 3.2.5 物理模型36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 导流板的数值模拟与分析38-54
• 4.1 数值模拟的过程38-43
• 4.1.1 网格的划分38-41
• 4.1.2 边界条件的设定41-42
• 4.1.3 求解设置42-43
• 4.2 导流板的数值模拟与分析43-53
• 4.2.1 不同角度的导流板的模拟计算43-50
• 4.2.2 不同角度的导流板对分离效率的影响50-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 消泡装置的数值模拟及结果分析54-67
• 5.1 气液分离器中消泡板的数值模拟与分析54-59
• 5.1.1 群体平衡模型54-55
• 5.1.2 网格划分55-57
• 5.1.3 边界条件及计算参数的设定57-59
• 5.2 消泡装置对分离效率的影响59-66
• 5.2.1 消泡板表面锥体分布为 5×10 时的模拟59-62
• 5.2.2 不同表面结构的消泡板的模拟与分析62-63
• 5.2.3 不同消泡板模型对消泡效率的影响63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 主要结论67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文74-75
• 附录 液位控制阀UDF程序75-77

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本文编号：955873