基于Fluent的高效测试分离器流场分析与内构件优化

论文摘要

油气水三相测试分离器主要是应用重力分离的原理,将油气水三相分离,进行分别计量,对新开发油井进行评价,为分析油藏求得地层流体的井口压力、温度、产能及物性等参数,适用于陆上和海上平台。本课题所设计的测试用油气水三相分离器内部结构较复杂,主要包括旋流器、下箱体式进料结构、迷宫构件、斜板组构件、聚结构件等。由于直接进行油气水三相数值模拟分析,难度较大,本文采取对模型进行简化的方法,将测试分离器内部构件分别进行考察。旋流器的数值模拟采用雷诺应力模型进行油气两相的数值模拟,优化旋流器各个结构参数,达到较好的气液分离效果；布液板采用单相水进行数值模拟,对比速度场,选取开孔面积为进料面积40倍的同心圆布孔的布液板；整流构件采用单相水进行数值模拟,根据其速度场的差异,选择迷宫板组作为整流构件；除液板在理论计算满足的情况下,采用油气两相进行数值模拟,考察其对流场的影响；聚集构件采用油水两相进行模拟,根据其分离效果不同,最终选择蛇形板。并将所有内构件组合进行综合进行了整体的气液分离效果考察和油水分离效果考察,结果显示测试分离器对气液分离和油水分离均具有较理想的分离效果,满足气中含液设计要求≤5%,水中含油≤5%,油中含水≤5%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 项目研究的目的意义
• 1.2 国内外研究现状及趋势
• 1.2.1 气液分离方法的研究
• 1.2.2 油水分离方法的研究
• 1.2.3 测试分离器内构件简介
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 研究方法
• 第2章 多相流基本方程及湍流模型计算
• 2.1 控制方程
• 2.1.1 质量守恒方程
• 2.1.2 动量守恒方程
• 2.2 湍流模型的选择
• 2.3 离散格式
• 2.3.1 有限体积法
• 2.3.2 离散格式
• 2.4 FLUENT软件简介
• 2.4.1 Fluent基本构成
• 2.4.2 数值模拟与优化的求解步骤
• 2.4.3 多相流模型及其适用场合
• 第3章 建模过程及网格理论
• 3.1 几何结构
• 3.2 网格划分
• 3.3 网格质量评定
• 第4章 测试分离器数值模拟及流场分析
• 4.1 旋流器的数值模拟
• 4.2 布液板的数值模拟
• 4.3 整流构件的数值模拟
• 4.4 斜板组的数值模拟
• 4.5 聚结构件的数值模拟
• 4.6 整体气液模拟结果
• 4.7 整体油水分离模拟分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 现场实验
• 5.1 实验系统
• 5.2 实验流程
• 5.3 实验结果
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢