稠油采出液油水分离旋流工作参数优化研究

针对稠油相对于常规采出液分离难度大的特点,以螺旋流道形旋流器为基础设计了一套稠油产出液高效处理工艺流程,并通过数值模拟方法对旋流分离装置的运行操作参数进行优化模拟对比分析,研究了不同入口流量、分流比以及入口含水体积分数对流场和整体分离效率的影响规律。研究结果表明:旋流器螺旋流道结构可实现稠油介质油相的聚结,实现稠油采出液油水两相的分离;当Ⅰ-1旋流器入口流量为5 m^(3)/h,分流比为0.4,含水体积分数为95%,Ⅰ-2旋流器分流比为0.3时,Ⅰ-1旋流器、Ⅰ-2旋流器分离效率分别为96.44%、99.76%;当入口含油质量浓度为15200 mg/L时,第一级底流出口含油质量浓度1275 mg/L,第二级底流出口含油质量浓度1359 mg/L。研究结论可为稠油处理的工艺流程设计和操作参数优化提供借鉴。

含聚合物工况下旋流器分离特性的CFD-PBM数值模拟

以螺旋导流内锥式旋流器为研究对象,基于幂律流体模型对含聚合物工况下旋流器内油滴的聚结现象及其对分离性能的影响进行了CFD-PBM数值模拟。结果表明:增加聚合物的浓度,使油滴在锥段内的轴向运动距离延长,边壁附近油滴粒径逐渐增大,增加了油滴从溢流口流出的难度,使分离效率大幅降低;在含聚合物的工况下,增大入口流量使油滴在旋流器轴心区域聚结现象非常明显,分离效率从37.63%提高至80.86%;增加入口含油浓度可以大幅提高旋流器内油滴碰撞聚结的几率,油滴粒径大幅增大,但分离效率会先增后降,入口含油浓度4%时分离效率最高(73.53%)。

聚合物对旋流器内油滴聚结与分离效率的影响

为了研究聚合物对水力旋流器内油滴聚结与分离效率的影响规律,以螺旋导流内锥式旋流器为研究对象,利用群体平衡模型(PBM)方法对不含聚与含聚0.5‰工况下油水两相在旋流器内的速度场、黏度场、油滴聚结、运移特性及分离效率进行数值分析,并通过实验验证。结果表明:聚合物的加入增大了水相黏度,使油滴在旋流器内最大停留时间与轴向运动距离增加,增加了油滴碰撞聚结的机会,但降低轴心处油滴向上运动的轴向速度,使油滴无法快速从溢流口流出,最终从底流口流出,增加油水分离的难度。与不含聚时相比,含聚0.5‰工况下,轴心处的油滴粒径与含油体积分数较高,但简化分离效率由99.79%降低至94.72%。通过马尔文粒度仪对两种工况下入口与出口的油滴粒径进行测试,含聚0.5‰时溢流与底流口油滴粒径高于不含聚时,验证了模拟的准确性。

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。

以CDFU为核心工艺的海上平台产出液处理工艺研究

文章主要介绍了海洋石油平台产出液深度处理工艺中旋流溶气气浮技术应用的情况。随着海洋石油开采的不断深入,海上油田在应对产出液处理时,受处理液量大,空间受限等因素制约,其传统的处理工艺呈现出油水分离效率下降、化学药剂需求激增、回注水指标恶化、注入困难等一系列问题,已逐渐不适应现有的生产环境。旋流溶气气浮工艺(CDFU)具有油水分离效率高,占地面积小等突出优点,在海上平台产出液处理工艺中有广阔的应用前景。

液体脱硫剂脱硫效率的影响规律研究

硫化氢有剧毒,溶于水会形成弱酸,严重威胁油田的安全生产。目前主要采用加注化学药剂的方式治理硫化氢,但部分药剂存在脱硫效果差、结垢严重等问题,因此有必要开展液体脱硫剂脱硫效率的影响规律研究,提高油田的脱硫效率。通过对3种液体脱硫剂开展脱硫效率的影响规律研究,结果表明,随着药剂浓度、反应时间、反应温度、硫化氢浓度在一定程度上的增加,脱硫效率显著提高,碱性条件更有利于液体脱硫剂对硫化氢的吸收,其中改性三嗪类液体脱硫剂BHCL-16脱硫效率可达99.6%,但会使水中钙离子浓度降低,出现结垢现象,若与防垢剂共同使用,可有效缓解垢的产生。