2种锥段结构的轴流式旋流器内的流场模拟

采用Fluent软件对实体锥段轴流式旋流器和多孔介质锥段轴流式旋流器进行单相和液固两相的模拟研究,着重分析了旋流器内速度场与压力场的分布和液固分离效率,得到以下结论:速度场方面,多孔介质锥段旋流器,切向速度峰值较大,向下轴向速度较大向上轴向速度较小,有利于固体颗粒的分离;压力场方面,在边壁附近形成一个环带状的低压区,有利于固体颗粒的分离;相同截面,多孔介质锥段旋流器的压力明显较低,能耗较低;多孔介质锥段旋流器的液固分离效率较实体锥段旋流器高5%～10%,具有广阔的应用前景。

轴流式旋流器处理油田含聚污水的应用研究

本文介绍了轴流式旋流器的结构及原理,其特殊的结构特点使之在处理油田含聚污水中具有良好的分离性能。现场试验应用效果良好。

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。

新型井下轴流式入口旋流器分析及优选

在国内陆地油田井下油水分离同井注采技术应用中,常规井下旋流器由于径向尺寸较大而经常受到限制,影响分离效率。为此,研发了2种新型井下轴流式入口旋流器,在降低旋流器径向尺寸的基础上,提高旋流器的分离性能。在明确新型轴流式旋流器结构特点、分离机理后,通过数值模拟分析,利用油相体积分布云图阐明不同结构旋流器内油相分布特点,指出循环流对旋流器分离性能的影响。研究速度矢量变化特点,掌握轴流式入口结构的作用及流体分布规律,利用压力降曲线,明确能耗、压力损失的关系。模拟分析结果表明,导流叶片轴流式旋流器切向速度差值为1.2 m/s、轴向速度差值1.5 m/s,溢流压力仅为0.02 MPa,分离效率高、能耗低,为特高含水区块的经济性开发提供技术支持。

轴流式水力旋流器的设计与数值模拟计算

基于液液两相旋流分离原理,结合水力旋流器的工作特性,采用数值模拟的方法,设计了一种入口有螺旋流道和底流口带有倒锥的轴流式旋流器。用Fluent软件模拟计算后,再分析该型旋流器典型截面的特性、油相体积分布等情况,对比传统切向入口水力旋流器,其结构更加紧凑、内部流场更加稳定而且分离效率更高。

导叶角度对轴流式气液旋流器分离性能的影响

对于低含液浓度的气液两相流,轴流式气液旋流器具有良好的分离性能。导向叶片的几何尺寸是影响轴流式气液旋流器分离性能的重要因素,对导叶出口角度分别为15、20、25和30°的轴流式气液旋流器的试验研究显示,在稀相时,导叶角度25°的旋流器分离效率最高,导叶角度15°的旋流器分离效率最低,而导叶角度20和30°的旋流器的分离效率介于二者之间。流量一定时,轴流式旋流器的压力降随着导叶角度的增大而降低。研究还发现旋流器分离的临界速度受气体含液浓度影响不大,主要受旋流器结构尺寸的影响,对于一定的导叶角度,分离器的压力降随着流速的增加呈抛物线上升,与局部压降公式吻合。

轴流式旋流油水分离器分离性能影响研究

轴流式旋流油水分离器具有结构紧凑和性能稳定等优点。为了得到各参数对其分离性能影响的规律,利用数值试验方法对影响其性能的因素进行了较为系统的分析研究。研究结果表明:长径比在9左右,出水口切向开设较优,油相密度在950 kg/m^3以内、油相平均粒径大于0.10 mm时,分离器分离性能较优,而出水筒大小对分离器分离性能影响不大。切向开设的出水口既能节省径向空间,又能够降低油水分离后的水中含油体积分数,在设计井下油水分离器时,出水管与外筒相切开设,相切的方向与螺旋流动的旋向一致。上述各参数对分离性能影响的大小排列为:油相粒径>油相密度>长径比>出水口开设方式>出水筒直径大小。研究结果可为油水分离器的设计及应用提供指导。

基于Fluent网格变形的旋流器的形状优化

目前,旋流器的流体结构优化主要局限于单参数的尺寸优化;大多采用多组网格分别模拟的方法;不仅费时,而且对于微小的尺寸变形常常难以操控。当旋流器的分离效率优化到一定峰值后,进一步提高则比较困难。为解决这一问题,提出了基于网格变形的形状优化方法。以旋流器的分离效率为目标,采用ANSYS Fluent的网格变形方法,优化了旋流器的外形结构,将旋流器的分离效率由原来的95.69%提高到了99.18%,并对比分析了优化前后的压降、速度和油相体积分布。研究结果表明:Fluent网格变形器驱动网格节点的平滑变形,可以同时实现变形区域的结构参数的优化组合,以及优化迭代的自动化和智能化,具有良好的全局搜索能力和较强的鲁棒性;Fluent网格变形优化算法能够缩短CAD建模的时间,避免网格重构;可在单一尺寸优化的基础上,在一定范围内提高旋流器的分离效率。