基于PBM和BBD的轴流螺旋式分离器结构优化

为解决稠油因黏度及密度较大而难以实现油水分离的问题,借助轴流螺旋式分离器研究稠油分离性能,并利用群体平衡模型和box-Behnken design对结构进行优化设计。研究表明:与溢流管插入深度相比,轴流螺旋式分离器的旋流腔长度、螺旋流道数、锥角及溢流管直径对油水分离性能有更大的影响;螺旋流道数和锥角对除油效率的交互影响大于其他结构参数,而螺旋流道数和溢流管直径对压降的交互影响更大;分离器优化后的除油效率为85.44%(增大3.56%)、底流含油体积分数为2.01%(降低0.3%),溢流、底流压降分别为0.724 MPa(降低0.234 MPa)和0.348 MPa(降低0.337 MPa)。设计得到的轴流螺旋式分离器可为稠油采出液分离装置设计与应用提供重要参考。

超滤膜技术在废水处理领域中的应用研究进展

随着我国社会经济的飞速发展和工业化进程的迅速加快,工业废水污染状况日益凸显。超滤膜技术作为一种高效的膜分离手段,具有净化效果好、能耗低、运行灵活等突出优点,在废水处理及资源回收领域具有广阔的应用前景。本文主要总结了超滤膜的主要类型,重点探讨了中空纤维膜、有机管式膜、有机平板膜和陶瓷膜的特点和应用现状,以及超滤膜污染成因和相关控制技术,并提出了未来发展方向。

新型微涡流混凝器絮凝效果评价及数值模拟分析

针对海上油田返排液处理装置小型化、撬装化及高效化要求,研发设计了由若干特殊构造法兰单元组合构成的新型微涡流混凝器。通过现场试验考察了该装置的絮凝效果,并对混凝器内部流场进行了数值模拟分析。结果表明,污水经微涡流絮凝处理后,COD去除率>90%,悬浮物去除率>99%,出水COD和悬浮物含量达到《污水综合排放标准》(DB 12/356—2018)的三级排放标准。微涡流混凝器内流体呈现类似于圆管射流的流动特性,法兰构造显著增加了流体的湍流扰动,有效促进了凝聚效率的提升。

浅析海上原油乳状液破乳影响因素

探讨了影响原油乳状液稳定性的因素,简要分析了破乳剂的破乳机理。选择两种常用的原油破乳剂进行试验,研究了温度和pH值对乳状液脱稳和脱水的影响,结果显示:温度对原油乳状液破乳脱稳有显著影响,一般情况下脱水率会随着温度的升高而增大但非绝对,温度的影响因破乳剂的不同而异。pH值会通过影响油水界面张力影响破乳脱水效率,当pH趋于中性时油水界面张力趋大、乳状液的稳定性趋弱,此时破乳脱水效果趋好。

海上原油乳化液在高频脉冲电场中的脱水特性研究

为了探究高频脉冲脱水法对海上原油的适应性以及脱水电参数的选取方法,本文通过实验开展了高压脉冲电场下原油乳化液电脱水特性的研究,分析了高频电场的频率、电场强度、含水率、破乳剂浓度对原油乳化液电脱水效果的影响,并通过实验结果分析了高频脉冲电场对海上原油脱水特性的影响规律,同时通过回归分析方法确定了原油在电脱水过程中最优电参数的选取方法。研究结果表明:在高频脉冲电场下,脱水前期在较低电场频率下,脉冲电场强度和频率对脱水效果的影响并不明显;在较高电场频率下,随着电场强度的增大,原油乳化液在脱水初期的脱水效果越好。当脱水进入中后期,原油脱水效果随着电场强度的增大而增大,随着频率的增大而降低;该回归分析方法可根据原油的物性参数确定电脱水过程中电场强度、频率的选取范围,实现对电脱水效果的预估计,保证脱水电场的稳定性,提高电脱水效率与脱水质量。

高效混凝剂处理海上生产废液的应用研究

针对混凝沉淀工艺处理海上生产废液,开展混凝剂应用研究。通过研探究不同混凝剂对海上生产废液的处理效果筛选出高效混凝剂,并探究不同pH值和投加量对高效混凝剂处理海上生产废液的影响。结果表明:高效混凝剂2#在絮体形成和沉降时间以及处理后水质状况都优于其他类型混凝剂;在其它条件一致下,投加量为90 mg/L时,高效絮凝剂2#处理效果最佳;同理,pH值为8时,高效絮凝剂2#处理效果最佳。

基于渤海含聚原油高频电脉冲脱水技术适应性研究

渤海大部分油田已进入开发后期,伴随着提高采收率的各种方法和措施不断发展,特别是聚驱等三次采油技术的应用与推广,使产出的原油乳化液越趋稳定,原油的重质化和劣质化导致乳化问题日益严重。本文主要研究含聚原油利用高频电脉冲脱水时,不同温度、不同脱水时间等条件下的脱水情况。并根据海上平台实际情况,加入破乳剂,验证高频电脉冲脱水技术对含聚原油脱水的适应性情况。

入口结构对粒径重构旋流器分离性能影响分析

为提高水力旋流器对细小油滴的分离效率,对旋流器入口结构进行分析,发现弯管形式入口对不同粒径油滴具有重构和聚结的功能,即不同粒径油滴经弯管入口后分布在入口截面的不同位置,结合弯管入口结构设计了一种可实现油滴粒径重构的油水分离旋流器。采用群体平衡模型(Population balance model,PBM)模拟油滴破碎与聚结,对粒径重构旋流器内部流场特性进行数值模拟。对比分析了旋流器在不同角度弯管下的油滴粒度、湍动能、速度、油相体积分数及分离效率变化情况,并开展了室内试验。结果表明:粒径重构旋流器能够提高对细小油滴的分离效率,且180°弯管下分离性能最佳,旋流器总体效率达到97.31%,相对于优化前的旋流器提高了2.85%,内外层入口处油滴粒径分别达到0.36 mm和0.33 mm,呈现出较好的聚结效果。数值模拟结果与试验结果吻合良好,验证了数值模拟的准确性及优化结构的高效性。

油田聚合物驱污水滤床结构和过滤效能特性研究

为解决油田聚合物驱污水过滤效率低的问题,基于核桃壳滤料优良的除油性能,建立核桃壳/石英砂新型滤床结构。考察了滤层厚度L、滤料粒径D、L/D值、过滤速度及其耦合作用等因素对过滤效能的影响规律。结果表明:L/D值对滤床过滤效能影响最大,过滤速度和滤料粒径影响次之,且过滤速度对过滤效能影响呈线性递减规律;小粒径滤床结构临界厚度最小值为650 mm,大粒径滤床结构要满足L/D=1000临界条件;增加核桃壳滤层厚度有利于提高油去除效率,增加石英砂滤层厚度有利于提高悬浮物去除效率。采用核桃壳和石英砂构建双滤床,当核桃壳滤层L=950 mm和D=0.80~1.20 mm,石英砂滤层L=750 mm和D=0.30~0.50 mm时,对聚合物浓度具有较好适应性,聚合物质量浓度为350~400 mg/L和过滤速度为12 m/h时,油和悬浮物去除率分别为94.3%和78.3%以上,其过滤精度为2.0μm以上颗粒去除率为100.0%,1.0μm以上颗粒去除率为98.1%。

陶瓷基功能膜处理海上油田采出水的影响因素研究

为了解决海上油田采出水难以处理的技术难题,采用陶瓷基功能膜对该废水进行分离处理。通过小试和中试试验,考察了膜处理的影响因素以及实际工况下膜系统的处理效果及稳定性。结果表明,在跨膜压差为0.04 MPa,膜面流速为4.2 m/s,水温为50℃的条件下,稳定膜通量在254 L/(m^2·h)以上,产水中油的质量浓度为2.32 mg/L,悬浮物质量浓度为0.821 mg/L,粒径中值小于1μm;在水质波动较大的情况下,陶瓷基功能膜可以长期稳定运行,最长运行周期达到182 h,产水量及产水水质保持稳定;经化学药剂清洗后,膜性能几乎完全恢复。

粒径重构旋流器油水分离特性研究

油滴粒径是影响油水旋流器分离性能的主要因素之一,增强旋流器对不同粒径油滴的适用性可进一步提高油水分离精度,降低油田采出液预分离及含油污水处理成本。基于旋流分离原理,设计了一种可实现离散油滴粒径重构后分离的旋流器结构。基于欧拉-欧拉方法,采用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM),对粒径重构旋流器内部流场特性及油水分离过程开展数值模拟研究,得到了不同处理量、分流比及含油体积分数对粒径重构旋流器压力场、浓度场及分离性能的影响规律。开展了室内试验,对粒径重构旋流器的油水分离性能进行评估。试验结果显示:粒径重构旋流器的最佳溢流分流比为40%,最佳工况下当油相体积分数在1%~5%范围内变化时,旋流器的分离效率随含油体积分数的增加呈先升高后降低的趋势,并在含油体积分数为4%时分离效率达到最大值98.08%。数值模拟结果与试验结果呈现出了较好的一致性,验证了粒径重构旋流器结构设计的合理性及数值模拟结果的准确性。研究结果可为进一步增强旋流器的适用性提供参考。

基于高效聚结-旋流溶气气浮一体化装置的海上返排液处理研究

针对渤海油田返排液的水质特点,单一的气浮技术已经无法满足现场生产需求.采用融合了聚结法、气浮法、水力旋流法及浅层沉淀等多种物理除油方法的高效聚结-旋流溶气气浮一体化装置,可有效实现油、水、固三相分离,在相同的除油效果下,使用此技术具有设备占地面积小、设备模块化、建设周期短、无须消耗化学药剂、无二次污染等优点.对高效聚结-旋流溶气气浮一体化装置结构、工作原理、现场情况进行介绍,将传统气浮设备和一体化设备进行连续10 d的水质处理现场应用试验.试验结果表明:在进水量为5 m^3/h时,一体化设备对原油的平均去除率达到91.2%,相对于传统气浮提高了约5%;对悬浮物的平均去除率达到86.2%,比传统气浮提高了8%左右;总体处理效果显著优于单独的传统气浮工艺.

粒径重构旋流器结构参数优选

粒径重构旋流器通过入口结构来实现大、小粒径油滴的重新排列,再通过内嵌式结构对大、小粒径的油滴进行高效分离。为了进一步提高旋流器的油水分离效率,在旋流器入口位置最佳弯管角为180°的基础上,研究了切向入口高度、内层溢流管直径及内锥段长度等参数对旋流器内油滴粒径分布、油相体积分数与分离效率的影响,并利用CFD数值模拟软件Fluent对其结构进行优化,开展不同处理量和分流比的油水分离试验。研究结果表明:粒径重构旋流器相对于常规旋流器可提升细小油滴的分离效率;最佳结构参数为内层切向入口高度7.6 mm,内层溢流管直径4.5 mm,内层锥段长度108 mm;不同流量和分离比下旋流器的油水分离效率的变化规律及重合度均较好,在流量为3.3 m^(3)/h、分流比为39%时,旋流器油水分离效率模拟值与试验值最高,分别为97.73%与97.01%。所得结论可为粒径重构旋流器的进一步优化和现场应用提供参考。

新型絮凝剂在渤海油田返排液处理中的评价与应用

针对渤海油田生产返排液,以新型絮凝剂GT01为评价对象,开展了污染物去除和絮凝效果的室内评价实验,并对规模化处理条件下絮凝剂的最佳用量进行了优化。结果表明:新型絮凝剂除油、去浊效果显著,COD和氨氮去除率(质量浓度)可以达到90%和95%;絮凝固体沉降速度较快,凝集物无黏性,不沾水性强;使用中不须调节pH值,可减少处理过程中酸、碱药剂的使用,节约处理成本的同时避免后续废盐的大量产生;絮凝剂最佳使用量(质量浓度)为200 mg·L^(-1),上清通过后续处理能够达到外排水水质要求。研究表明该絮凝剂可大范围用于渤海油田生产返排液的处理,同时为其他类似返排液处理选择絮凝剂提供参考和依据。

渤海油田高含油量返排液减量处理现场试验

针对渤海油田生产过程中大量产生的生产废液,以开发满足海上平台高含油量返排液减量处理为目标,提出采用"高效混凝+油水分离+污泥脱水"组合处理工艺进行处理,运用正交试验对工艺参数进行优化,并连续运行30 d检验其工艺稳定性和处理效果.结果显示:该工艺最佳工艺条件为加药量200 mg/L、充气量4.6%和流量4 m^3/h,水中含油量、悬浮物、COD、氨氮、总磷的去除率可达到95%以上,可有效实现渤海油田高含油量返排液的减量化处理,该研究同时为其他类似返排液的处理提供参考和依据.

膜过滤技术对油田污水处理的研究

膜过滤技术越来越受到各行各业的重视,已形成了过滤与分离行业的企业联合化,广泛用于各行业对固体、液体、气体单相或多相混合物的分级、分离和纯化。根据要求的不同,膜过滤技术逐渐形成了以微滤(MF)、纳滤(NF)、超滤(UF)和反渗透(RO)等各种膜和组器件等,另外还有渗析、离子交换膜分离系列等系统。

含油污水水力旋流气浮分离设备结构选型数值模拟研究

为理清国内外两种常用水力旋流气浮一体化油水分离设备性能特点,采用CFD数值仿真技术,建立了可靠的物理模型、划分了精细的离散网格,选用了合理的模拟方法,对其单相流场和油气水三相分离效率开展了模拟研究,结果表明:最优操作条件下,"2"型分离器的旋流分离能力优于"1"型;两种分离器分离效率均随着溶气水量、分流比、溶气比的增加而增加,溶气水量、分流比、溶气比最优值分比为40%、15%、20%。