轴流式脱气除砂三相旋流分离器操作参数优选.pdf

《轴流式脱气除砂三相旋流分离器操作参数优选.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、６８化工机械２０１５年轴流式脱气除砂三相旋流分离器*操作参数优选蒋明虎**李永山徐保蕊赵立新（东北石油大学机械科学与工程学院）摘要针对一种新型轴流式脱气除砂三相旋流分离器，利用数值模拟分析软件Ｆｌｕｅｎｔ，对旋流器进行全流场数值模拟，研究得出了旋流器内部速度分布规律、压力降特性和气相、固相体积分数分布情况，对分离器进行变处理量和分流比（溢流、侧向）操作参数的对比分析，优选得出分离器最佳分离性能下的３处理量、溢流分流比和侧向分流比分别为６．４ｍ／ｈ、４０％和４％。关键词分离器轴流式分离性能处理量分流比＋中图分类号ＴＱ０５１．８４文献标识码Ａ文章编号０２５４-６０９４（２０１５）０１-

2、００６８-０５目前，我国大多数油田都已经进入开采中后流动逐渐转变为高速的涡流式流动，流体流动沿期，采出液中含有大量的伴生气及泥砂等杂平滑曲线的方式平稳变化，这样避免了剧烈冲击［１］［２，３］质，这些杂质的存在不但会造成压力不稳，增和摩擦损失，同时压力降也会降低，减小能加运输难度，还会造成设备的腐蚀及堵塞等，引发耗，处理量也会相应提高，进而提高分离效率。该诸多安全隐患，对油田安全生产和设备稳定运行结构已申报国家发明专利。造成很大危害。笔者针对一种新型轴流式脱气除砂三相旋流分离器，利用数值模拟分析软件Ｆｌｕｅｎｔ，对旋流器进行全流场数值模拟，通过对旋流器速度场、压力场和相体积分数Ｆ分布

3、情况进行变参数对比分析，得出旋ｖ流器的最佳流量和分流比（溢流、侧向）。１脱气除砂分离器１．１分离器结构脱气除砂三相旋流分离器主要为解决油田现场采出液含气含砂情况，对采出液进行脱气、除砂同步处理。轴流式脱气除砂分离器初始结构设计简图如图１所示。图１中的截面Ⅰ距螺旋流道底端２５ｍｍ，截面Ⅱ距分离器底端２５ｍｍ。脱气除砂三相旋流分离器结构主要包括螺旋入口、溢流管、图１分离器结构简图排液管（采用圆柱形筒体）和排砂口（采用矩形结１．２工作原理构）。螺旋流道入口使混合介质由低速的直线式脱气除砂分离器的主要功效为旋流分离（利*国家“８６３”计划课题（２０１２ＡＡ０６１３０３）和东北石油大学提高油

4、气采收率教育部重点实验室开放课题（ＮＥＰＵ-ＥＯＲ-２０１２-００１４）。**蒋明虎，男，１９６２年７月生，教授。黑龙江省大庆市，１６３３１８。第４２卷第１期化工机械６９［４］用气－液－固的密度差）。气－液－固混合液器的入口处理量、溢流分流比和侧向分流比进行［５］由螺旋流道入口（螺旋流道入口可将混合介质模拟分析，研究这几种操作参数的改变对分离器的直线运动变成圆周运动）进入分离器内部，在分离性能的影响规律。旋流腔和外锥段内部高速旋转，外锥对旋流流体３．１入口处理量具有能量补偿作用，进而补偿分离过程中的速度一种固定结构的旋流器，其入口尺寸已为定［６］损失，有利于三相的分离。三相分离器分

5、离效值，此时入口处理量的改变直接影响着速度的大率相对较高，且压力损失小，不仅能够用于气－液小，进而影响混合介质的分离效率，所以有必要对－固三相物料的分离，对气－液－液分离器和液入口处理量Ｑ进行研究分析。分别取入口处理ｉ３－液－固分离器的研究也提供了有益的参考。量为４．９、５．７、６．４、７．１、７．８ｍ／ｈ进行模拟分析。笔者提出了一种新型脱气除砂旋流器，旋流不同入口处理量情况下，旋流器截面Ⅱ处的器工作时，混合物料通过螺旋流道入口进入旋流气相体积分数Ｆ分布对比如图２所示，可见随着ｖｇ器中，将混合介质的直线运动变成圆周运动，在密入口处理量的逐渐增大，侧向出口附近的Ｆ依然ｖｇ度差的作用下

6、，依靠离心力完成分离过程。三相不变，Ｆ几乎为零；底流口附近，Ｆ随着处理量ｖｇｖｇ介质在旋流器内发生旋转分层，气相由上端溢流的增大，逐渐减小。因此在一定范围内，适当的增管排出；混合介质在下行的过程中，继续进行旋转大处理量有利于气相的分离。分离，在离心力的作用下，固相逐渐移向侧壁处，最终由侧向排砂口排出旋流器；液体则经过排液口进入底流管中，由底流排液口排出，从而完成三相的最终分离。该旋流器独特的螺旋流道入口结构，使设备径向尺寸进一步减小，占地面积小，亦可适用于油田井下工况，可合理、有效地解决三相排出问题。图２不同入口处理量时截面Ⅱ处２物性参数及网格划分的气相体积分数分布２．１物性参数图

7、３为不同入口处理量时截面Ⅰ处的切向速进行三相模拟时使用的介质物性参数为：气３度ｖｔ随处理量变化的分布曲线，可以看出ｖｔ及其体（ＣＨ）的密度ρ＝０．６６７９ｋｇ／ｍ，动力粘度μ＝４－５变化梯度都是随着处理量的增大逐渐增大的；而１．０８７×１０ｋｇ／ｍ·ｓ；固体（Ｓｉ）的密度ρ＝３－５当ｖｔ较大时，与之相关的离心力和离心加速度也２３３０ｋｇ／ｍ，动力粘度μ＝１．７２０×１０ｋｇ／ｍ·ｓ。［８］较大，有利于介质的分离；但当ｖ过大时也会入口混合介质含气量３０％，固相１％。ｔ加