本文關(guān)鍵詞：立式沉降罐分離特性研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：我國(guó)大部分油田均采用注水方式及三元聚合驅(qū)油方式進(jìn)行開(kāi)發(fā),隨著油田的不斷開(kāi)發(fā),目前多數(shù)油田已進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)期,采出液中含大量污水�，F(xiàn)我國(guó)大多數(shù)油田都采用沉降法實(shí)現(xiàn)分離,受工藝限制立式沉降罐仍為我國(guó)油田應(yīng)用最廣,最為普遍的油水分離設(shè)備,在實(shí)際生產(chǎn)中尤為重要。因此,通過(guò)研究立式沉降罐內(nèi)的流場(chǎng)特性,分析沉降機(jī)理,找出影響沉降罐油水分離的因素,從而通過(guò)對(duì)沉降機(jī)理研究指導(dǎo)設(shè)計(jì)出可以提高沉降罐分離效率的結(jié)構(gòu)及工藝改進(jìn),進(jìn)而縮短沉降時(shí)間,增強(qiáng)分離性能,對(duì)油田實(shí)際生產(chǎn)來(lái)說(shuō)意義重大。本文通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)立式沉降罐進(jìn)行物理模型及數(shù)學(xué)模型的建立,采用非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格對(duì)沉降罐進(jìn)行網(wǎng)格劃分,采用Ansys軟件對(duì)10000m3沉降罐進(jìn)行三維數(shù)值模擬,通過(guò)對(duì)沉降罐內(nèi)流場(chǎng)特性、及沉降罐結(jié)構(gòu)形式對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)的影響等方面進(jìn)行分析。研究得出立式沉降罐沉降機(jī)理,并模擬得出沉降罐內(nèi)部單個(gè)油滴粒子在沉降罐過(guò)程中的受力情況,及沉降過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)變化規(guī)律。同時(shí)模擬出油滴粒子群在沉降罐內(nèi)的沉降過(guò)程中的分布狀態(tài)及規(guī)律。得出不同時(shí)刻沉降罐內(nèi)部分離情況。根據(jù)本文所述沉降機(jī)理,分析結(jié)構(gòu)對(duì)沉降罐內(nèi)油水兩相分離的影響情況,發(fā)現(xiàn)在沉降罐內(nèi)部的兩級(jí)沉降分離中,緩沖區(qū)及沉降區(qū)分離效果有待改善,在油水性質(zhì)及沉降罐運(yùn)行參數(shù)相同的情況下,可通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)加速分離提高沉降效率。因而本文在立式沉降罐內(nèi)管進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)及優(yōu)化,并通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,優(yōu)化后的沉降罐內(nèi)流場(chǎng)相對(duì)比較平穩(wěn),分離速率明顯加快,分離性能顯著提高,很大程度上提高了分離效率。同時(shí)對(duì)沉降罐底部添加氣浮裝置,合理設(shè)計(jì)排布?xì)飧⊙b置管線工藝,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)氣浮試驗(yàn),通過(guò)對(duì)比分析得出了本文所設(shè)計(jì)氣浮結(jié)構(gòu)對(duì)立式沉降罐的分離起到一定的積極作用。
【關(guān)鍵詞】：沉降罐 分離性能 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 Ansys
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TE972
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 重力沉降罐簡(jiǎn)介11-12
• 1.3 工作原理12-13
• 1.4 常見(jiàn)沉降罐種類(lèi)及特點(diǎn)13-14
• 1.4.1 立式除油罐13-14
• 1.4.2 斜板除油罐14
• 1.4.3 粗�；凸�14
• 1.5 沉降罐工藝及結(jié)構(gòu)14-17
• 1.5.1 國(guó)內(nèi)常用的處理流程14-15
• 1.5.2 立式沉降罐的結(jié)構(gòu)15-17
• 1.6 沉降罐國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.7 本章小結(jié)18-19
• 第二章 影響沉降罐分離性能的因素及研究方法介紹19-24
• 2.1 除油效率的影響因素19-22
• 2.1.1 含油污水的物理性質(zhì)19-20
• 2.1.2 沉降罐的運(yùn)行參數(shù)20
• 2.1.3 配水管出口流速20-21
• 2.1.4 沉降罐的高度21
• 2.1.5 沉降罐的直徑21-22
• 2.1.6 配水管的分布形式22
• 2.2 CFD數(shù)值模擬技術(shù)在沉降方面的應(yīng)用進(jìn)展22-23
• 2.2.1 應(yīng)用方法簡(jiǎn)介22
• 2.2.2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 油水沉降分離原理及過(guò)程分析24-33
• 3.1 重力沉降基本原理24
• 3.2 液滴在重力場(chǎng)內(nèi)的數(shù)學(xué)模型24-25
• 3.3 油滴在重力場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分析25-32
• 3.3.1 油滴運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析25-27
• 3.3.2 油滴受力分析27-30
• 3.3.3 油滴在沉降罐內(nèi)的速度分析30-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 沉降罐內(nèi)部流場(chǎng)分析33-48
• 4.1 沉降罐數(shù)學(xué)模型33-36
• 4.1.1 沉降罐連續(xù)性方程33-34
• 4.1.2 沉降罐運(yùn)動(dòng)方程34
• 4.1.3 沉降罐湍流模型選取34-35
• 4.1.4 多相流模型的選擇35-36
• 4.1.5 求解器的選擇36
• 4.2 初始條件和邊界條件36-38
• 4.3 沉降罐幾何模型的網(wǎng)格劃分38-41
• 4.3.1 網(wǎng)格單元質(zhì)量38-39
• 4.3.2 本模型網(wǎng)格劃分39-40
• 4.3.3 網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)40-41
• 4.4 沉降罐有限元分析41-44
• 4.4.1 沉降罐內(nèi)流動(dòng)形態(tài)分析41-42
• 4.4.2 沉降罐內(nèi)油水分離分布情況42-44
• 4.5 沉降罐分離性能的研究44-47
• 4.5.1 沉降時(shí)間44-45
• 4.5.2 油滴粒徑45-46
• 4.5.3.介質(zhì)粘度46-47
• 4.6 本章小結(jié)47-48
• 第五章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化及改進(jìn)48-61
• 5.1 內(nèi)罐預(yù)分離原理及結(jié)構(gòu)48
• 5.2 斜板沉降池理論計(jì)算48-49
• 5.3 內(nèi)罐預(yù)分離結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)49-52
• 5.3.1 斜板傾角50-51
• 5.3.2 斜板等效間距51-52
• 5.4 內(nèi)罐改進(jìn)后模擬分析52-55
• 5.5 沉降罐內(nèi)加氣浮55-60
• 5.5.1 沉降罐改進(jìn)后的工藝56-57
• 5.5.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果57-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67

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