隨著科技的不斷進(jìn)步,油田發(fā)展不斷進(jìn)入中后期,加之大部分油田采用水驅(qū)方式采油,導(dǎo)致油井采出液中含水率超高。高含水率的采出液一方面會(huì)導(dǎo)致高投資,低效益;另一方面含水率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕,結(jié)垢等多種問(wèn)題,并對(duì)未來(lái)清理維修都造成了相應(yīng)的負(fù)擔(dān)。本文管式分離器是將臥式分離器與立式分離器相結(jié)合并采用仰角設(shè)計(jì)加大油水分離界面,利用重力分離的原理結(jié)合油滴分離運(yùn)動(dòng),對(duì)井口采出液進(jìn)行初分離。本文使用計(jì)算流體力學(xué),基于Fluent軟件對(duì)管式分離進(jìn)行模擬計(jì)算,以油水分離效率、油出口含水率以及水出口含油率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）通過(guò)對(duì)管式分離器的仰角進(jìn)行分析,在角度上選取從大到小的原則,以30o、10o、2o為單位精度劃分0o到60o,總共劃分為7個(gè)角度進(jìn)行模擬。選取每一個(gè)分離效率高的范圍,對(duì)比所有角度分離效率,總結(jié)得出在12o時(shí)分離效率最高為79.27%,相較與臥式分離器分離效率上提升約15%。（2）在管式分離器原有結(jié)構(gòu)尺寸上仰角為12o時(shí),對(duì)分離器的油水出口直徑、分液孔直徑以及進(jìn)液口直徑進(jìn)行改變。對(duì)這三個(gè)因素根據(jù)控制變量法,共進(jìn)行75組試驗(yàn)?zāi)M,對(duì)所有試驗(yàn)依據(jù)分離效率大小進(jìn)行排序,再結(jié)合油... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

仰角式三相分離增壓一體化設(shè)備

第二章油品液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析7第二章油品液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析2.1管式分離器原理2.1.1油水分離原理本文研究的管式分離器其原理如圖2-1所示。管式分離器具有一定的仰角，因此在進(jìn)行分離過(guò)程中，首先高含水油井采出液進(jìn)入分離器中，分離器中的油水兩相首先在密度差的作用下，混合液中的大部分油滴由于密度的關(guān)系會(huì)在上部產(chǎn)生聚集現(xiàn)象，當(dāng)油滴聚集到一定程度時(shí)則會(huì)在壁面形成不斷流動(dòng)的油膜，而混合液中剩余的水相聚集在分離器的下方。首先水相聚集段的水滴在重力的作用不斷從油相中脫離沉降出來(lái)，油相的水不斷脫離，脫離水相的油滴不斷聚結(jié)并向上浮升，直至到達(dá)上部與已形成的油膜與之“匯合”。在這個(gè)過(guò)程中水相聚集段的的油水向上下兩方分離，隨著分離時(shí)間的增加，水相與油相“純度”將越來(lái)越高，分離效果越來(lái)越好[11]。圖2-1管式分離器分離原理圖在油水分離設(shè)備中壓力和溫度一定情況下，油水兩相的內(nèi)部流動(dòng)中，因油水兩相密度差的存在，油相密度低在設(shè)備中的上層，水相密度大于油相，并在重力的作用下在設(shè)備中慢慢下沉。設(shè)備中油相的油滴浮升速度用斯托克斯（Stokes）公式計(jì)算得到2()18woioilgdv（2-1）其中：oilv--油滴浮升速度，m/s；di—油滴粒徑，m；o、w--油相密度與水相密度，3kg/s；--水相粘度，pa.s在確定油滴粒徑時(shí)，由上式綜合得出分離效率為：218woiTigdAQ（2-2）

第二章油品液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析11非常小，τ可在10-5的數(shù)量級(jí)，即便5時(shí)間也非常校因此在重力分離過(guò)程忽略重力加速度計(jì)算，利用沉降速度，減少誤差[16]。2.3油水分離效率衡量標(biāo)準(zhǔn)2.3.1管式分離器結(jié)構(gòu)組成本文所研究的管式油水分離器主要由分離罐、分液管、油出口、水出口、油堰板和水堰板所構(gòu)成，以下將簡(jiǎn)要介紹管式油水分離器中的主要構(gòu)件組成[17]：（1）分液管分液管是從外延伸入管式分離器中的一個(gè)長(zhǎng)管，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-2，采出液從分液管進(jìn)口進(jìn)入，在管底下有多個(gè)小孔使流體從分液孔中流出。混合液從分液管口進(jìn)入，相同的處理量下分液管管徑不同時(shí)油水分離效率隨之不同，因此進(jìn)口管徑的變化對(duì)處理量大小與分離效果有著重要影響�，F(xiàn)今大部分分離器中的分液管在分液孔設(shè)計(jì)上大不相同，大部分分液孔采用均布等徑，有一小部分采用多等級(jí)不同直徑。管式分離器主要是通過(guò)油相的水洗作用與水相的沉降使油水分離，而分液管在分離器的位置需可提供油相的水洗與水相的重力沉降。本文查閱資料中已對(duì)分液孔的位置、孔間距和孔數(shù)做了相關(guān)研究，并取得了非常好的效果，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸變化時(shí)直接使用。具體參數(shù)設(shè)置如下：孔間距為分液孔直徑的3倍，孔數(shù)為8，分液管橫向位置為0.5D(D為管式分離器直徑)，縱向位置為0.8L（L為分液管長(zhǎng)度），此時(shí)油水分離效果最佳，本文不再加以驗(yàn)證直接使用。本文對(duì)分液孔孔徑進(jìn)行深入的研究，孔徑可以使分液管中流量較為均衡，而分液孔孔徑的影響較為明顯。因此分液管直徑與分液孔直徑將對(duì)處理量與處理效果有著直接影響，本文結(jié)構(gòu)上主要對(duì)分液管直徑與分液孔直徑進(jìn)行研究。圖2-2分液管結(jié)構(gòu)（2）堰板管式分離器中設(shè)有堰板裝置主要是為了調(diào)節(jié)油水界面位置，在管式分離器的設(shè)計(jì)中，一般將堰板高度設(shè)置為分離器直徑的50%~70%之

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]臥式重力三相分離器分離效果影響因素[J]. 孫立強(qiáng),王迪,朱紅波,高翔,魏耀東.  石油化工設(shè)備. 2017(02)
[2]重力式油氣水三相分離器工藝設(shè)計(jì)研究[J]. 李巍,于同川,張曉敏,劉國(guó)棟,范學(xué)君,陳萬(wàn)貴.  節(jié)能技術(shù). 2016(05)
[3]用淺池理論分析斜板沉淀池的設(shè)計(jì)原理[J]. 高鳳,胡曉.  西南給排水. 2014(03)
[4]仰角變化對(duì)仰角式游離水脫除器分離效果的影響[J]. 董珂.  油氣田地面工程. 2013(12)
[5]高效仰角式游離水脫除器分離技術(shù)研究[J]. 莊明珠.  科技與企業(yè). 2013(05)
[6]仰角式游離水脫除器鞍座計(jì)算方法[J]. 于海波.  油氣田地面工程. 2013(02)
[7]高含水期油田地面工程現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 胡世杰,李紹文,楊海燕.  管道技術(shù)與設(shè)備. 2011(05)
[8]油水重力分離器的數(shù)值研究[J]. 孫治謙,王振波,金有海,郭棟.  工業(yè)水處理. 2010(01)
[9]仰角式游離水脫除器分離過(guò)程數(shù)值模擬[J]. 魏立新,蘭寧,王志成,鮑云波.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2009(22)
[10]高含水期油田地面配套工藝技術(shù)初探[J]. 蔡更喜.  油氣田地面工程. 2006(07)

碩士論文
[1]油水重力分離過(guò)程兩相流動(dòng)數(shù)值模擬研究[D]. 張杰.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 2014
[2]仰角式油水分離器數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 李新戰(zhàn).西南石油大學(xué) 2012
[3]重力式油水分離器性能的數(shù)值模擬[D]. 侯先瑞.大連海事大學(xué) 2011
[4]高效仰角式游離水脫除器的研究[D]. 劉玉花.天津大學(xué) 2009
[5]高效仰角式游離水脫除器分離特性的研究[D]. 潘攀.大慶石油學(xué)院 2006
[6]特高含水原油體系特性研究[D]. 李夢(mèng)坤.大慶石油學(xué)院 2005
[7]游離水脫除器在大慶油田的應(yīng)用及數(shù)值模型的建立[D]. 李林.哈爾濱工程大學(xué) 2004



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