气—液—固三相分离的实验研究

论文摘要

气-液-固三相分离是旋流分离技术的最新研究动向之一,随着我国油田的不断开发,油田采出液的含砂、含气量逐年上升,这些杂质的存在会使油田地面处理工艺更为繁琐,提高油田生产成本。利用三相分离技术能够实现气-液-固三相的同时分离,大大降低杂质去除的复杂程度,显著缩小地面采出液处理规模,减少环境污染。本文针对油田现场采出液成分复杂这一情况,并结合前人的研究,设计出了两种新型的三相分离旋流器样机,并利用这两种样机对模拟介质进行了处理。本文利用FLUENT软件对所设计的一种三相分离旋流器进行了模拟,包括旋流器内部的速度分布、压力分布以及浓度分布,通过模拟研究,确定了这两种样机完成气-液-固三相分离的可行性,并制造了两种结构不同的旋流器样机。对实验样机进行了大量的实验,研究两种旋流器的各项性能,进一步确定分流比、气液体积比、溢流口尺寸及入口液体流量等参数。并将两种样机进行对比,确定了较好的样机结构。本文将对三相旋流分离技术的研究起到一定的促进作用,从而为拓宽旋流分离器的应用领域提供了又一可行措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 三相分离器数值模拟
• 1.1 基本控制方程
• 1.2 湍流模型
• 1.2.1 湍流模型的分类及选取
• 1.2.2 雷诺应力模型
• 1.3 离散时的网格划分
• 1.4 离散格式及压力插补的选取
• 1.4.1 离散格式的选取
• 1.4.2 压力插补的选取
• 1.5 流场数值计算算法
• 1.5.1 SIMPLE 算法
• 1.5.2 其他算法
• 1.6 三相分离器的结构及分离机理
• 1.6.1 Ⅰ型样机的结构与分离机理
• 1.6.2 Ⅱ型样机的结构与分离机理
• 1.7 三相分离器的数值模拟
• 1.7.1 物性参数及初始计算条件的设定
• 1.7.2 三相分离器的模拟分析
• 1.8 本章小结
• 第二章 气-液-固三相分离器的脱气实验研究
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验方案
• 2.3 实验装置组成
• 2.4 分离系统工艺流程
• 2.5 特征参数
• 2.5.1 分流比
• 2.5.2 分离效率
• 2.5.3 气液体积比
• 2.6 压力特性分析
• 2.6.1 Ⅰ型样机
• 2.6.2 Ⅱ型样机
• 2.7 脱气效率分析
• 2.7.1 Ⅰ型实验样机
• 2.7.2 Ⅱ型实验样机
• 2.7.3 两种样机脱气效率对比分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 气-液-固三相分离器除砂实验研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验方案
• 3.3 Ⅰ型实验样机结果分析
• 3.3.1 溢流分流比对除砂效率的影响
• 3.3.2 底流分流比对除砂效率的影响
• 3.3.3 气液比对除砂效率的影响
• 3.4 Ⅱ型实验样机结果分析
• 3.4.1 溢流分流比对除砂效率的影响
• 3.4.2 底流分流比对除砂效率的影响
• 3.4.3 气液比对除砂效率的影响
• 3.5 两种样机的对比曲线
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要