轴流式两级一体化水力旋流器结构参数优选

为实现采油井筒井下等有限空间内开展油水高效分离处理,设计了一种新型轴流式两级一体化水力旋流器,对旋流器9种不同结构参数对分离性能的影响规律进行了系统研究,并对结果进行了试验验证。依据各结构参数对旋流器分离效率的影响,确定了最佳结构参数,获得最高分离效率为96.38%、溢流压降为89.42 kPa;重点对二级稳流锥角参数变化对质量效率影响并不稳定的原因进行探究,研究发现特定的二级稳流锥角为12°时,在二级稳流锥角外壁面处不产生循环流,且在总溢流口上方位置会产生回流现象,从而可最大程度提高分离效率;旋流器内的循环流和回流也会影响压降的变化,增大溢流压降更有利于油相分离。本文研究可为轴流式水力旋流器的结构设计及实际应用提供参考。

螺旋流油滴聚结器结构优化与性能分析

为解决油水混合液中微小油滴分离处理效果变差问题,研究设计了一种基于螺旋流强化油滴碰撞聚结原理的油滴聚结器,采用数值模拟方法,结合单因素分析与正交实验法,对聚结器进行了结构优化研究,并结合聚结实验,分析了主要聚结结构参数对聚结率(G)和压力损失(ΔP)等聚结性能的影响规律。实验结果表明,可显著影响聚结性能的结构参数按主次顺序依次为槽深、螺距、流道头数、夹角和圈数;通过速度场、油滴粒径、ΔP等对比,确定了聚结器最优结构参数,ΔP仅0.0133 MPa。实际在处理大部分为30μm微小油滴颗粒情况下,可实现G=9.35的最佳效果,模拟结果与实验结果吻合良好。

多孔降黏装置结构设计与优化

聚驱等驱油技术广泛应用,聚合物的加入导致含聚采出液黏度增高,进一步增加了油水分离的难度。为了降低含聚采出液黏度,研究设计了一种基于物理剪切降黏原理的多孔剪切板降黏装置,采用CFD数值模拟方法,结合正交法试验设计,对降黏装置进行了结构优化。结果表明:可显著影响多孔剪切板降黏装置降黏性能的结构参数主要为孔径;通过对黏度、速度、压力损失分布等流场特性进行对比分析,最优结构可将入口黏度由4.350 mPa·s降至1.943 mPa·s,压力损失为0.141 MPa。