单双级重力式气液分离器结构优化及分离性能仿真.pdf

《单双级重力式气液分离器结构优化及分离性能仿真.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、３２２化工机械２０１７年单双级重力式气液分离器结构优化及分离性能仿真１１１１２叶卫东仇亭亭陈静一韩道权高宇（１．东北石油大学机械科学与工程学院；２．大庆油田有限责任公司采油工程研究院）摘要为解决含气率达到８０％的井况下，单级气液分离器无法将气体全部有效分离的问题，创新使用了双级气液分离器，减少了油井含气量，提高了采油效率。通过Ｆｌｕｅｎｔ软件对单双级气液分离器的分离效率进行数值模拟，优化双级气液分离器结构，得到分离效果更好、更适应实际井况的结构参数。关键词重力式气液分离器单双级Ｆｌｕｅｎｔ数值模拟中图分类号ＴＱ０５１８文献标识码Ａ文章编号０２５４６０９４（２

2、０１７）０３０３２２０６重力式气液分离器利用重力沉降的分离原理解决油井开采中的油气混合问题。它结构简单、无能耗、处理钻井液能力高、安全可靠，适用于含［１］气量高的油井。油气比较高时，油气两相同时进泵，影响抽油泵的泵效，气体含量达到一定程度［２］时会使抽油泵产生“气锁”，严重影响生产。实际生产作业中，因在防气方面效果显著，工作人员会首选重力式气液分离器。安装位置多为泵的入口处，这样布置使得自由气体在油液中分离出来，不会进入到泵体内，之后自由气体进入布［３］置在油套外的环形空间，直接排到地面。对一些含气８０％的油井，由于单级气液分离器的结构限制，无法将气体全部有

3、效分离，笔者创图１单双级气液分离器结构新的串联两个单级气液分离器，使它成为双级气［４］根据油田实际井况，选定单双级气液分离液分离器而使油气完全分离。器基本结构尺寸为：外管内径９８ｍｍ，中心管外径１单双级气液分离器结构对比３２ｍｍ，１６ｍｍ的进液口６个，１６ｍｍ的外管和中单双级气液分离器结构如图１所示，图１ａ为心管连接孔４个。单级分离室长度１４６０ｍｍ，双单级气液分离器结构平面图，图１ｂ为单级气液分级为两个单级串联而成。离器三维结构图，图１ｃ为单级气液分离器流体区２单双级气液分离器分离效率对比域模型图，图１ｄ为双级气液分离器三维结构图，对单级气液分离器和双级气

4、液分离器的分离从图１ｄ中可以知道双级气液分离器即为两个单［５］效率进行数值模拟。从图２对比结果可以看级气液分离器串联而成。基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（１２５４１０９８）。作者简介：叶卫东（１９７５），副教授，从事机械采油系统优化设计的研究。联系人：韩道权（１９６６），副教授，从事机械设计制造及其自动化的研究，１３８４５９５８６０３＠１６３．ｃｏｍ。第４４卷第３期化工机械３２３出，双级气液分离器分离效果与单级气液分离器相当，分离效率不但没有提高，反而有些下降。从双级气液分离器模拟云图（图３）分析原因发现，在串联的两级气液分离器中，由于上一级气液分

5、离器距离抽油泵吸入口更近、阻力更小，因此大部分的介质通过上面一级气液分离器进入抽油泵里，只有少量的介质通过下面一级气液分离器图２单级和双级气液分离器液相含量进入抽油泵，因此两级气液分离器的分离效果没分离效果对比有完全发挥出来。３２４化工机械２０１７年图３不同时刻双级气液分离器液相含量云图从双级气液分离器７０ｓ（下冲程）时一二级（图４ｂ）可以看到，中心管流体向上流动，即二连接处的液相流场图（图４ａ）可以看到，中心级气液分离器分离的水流到了抽油泵中；二级管流体向下流动，即一级气液分离器分离的水气液分离器进液口处的流体是从套管向气液流到了二级气液分离器中；二级气液分离

6、器进分离器流动，即将套管介质吸入到二级气液分液口处的流体是从气液分离器向套管流动，即离器中。从双级气液分离器７５ｓ（上冲程）时一二级气液分离器分离的水流回到套管中。由级外管和中心管连接孔流场图（图４ｃ）可以看此可见，在抽油机下冲程时，一级气液分离器到，抽油泵吸入的介质来源于３个部分，即一分离出的水进入了二级气液分离器，然后通过级气液分离器的上部连接孔、一级气液分离器二级气液分离器又进入了套管中，因此影响了的下部连接孔、二级气液分离器中心管。从各双级气液分离器的分离效率。从双级气液分部分流量来看，主要来源于一级气液分离器的离器７５ｓ（上冲程）时二级进液口液相流场图

7、上部连接孔。图４双级气液分离器中不同部分的液相流场图从图５也可以看到，一级气液分离器的上部和气液分离器总流量。从图中可以看到，气液分－４３连接口以下几乎全是水，但却没有被抽入抽油泵离器总流量为７．００×１０ｍ／ｓ，一级气液离装置－４３中。平均流量是５．３２×１０ｍ／ｓ，二级气液分－４３图６是一级和二级气液分离器各自出口流量离装置平均流量是１．６８×１０ｍ／ｓ。实际上二第４４卷第３期化工机械３２５量。从如图７所示的模拟结果来看，将双级气液分离器上一级气液分离器外管和中心管之间的连接管孔从原来的４个１６ｍｍ减少到１个１０ｍｍ，就可以使出口含气量从原来的１０％下降

8、到０％。图５双级气液分离