采出液含砂对轴入倒锥式水力旋流器性能的影响

发布时间：2024-03-13 23:28

　　为研究井下旋流器在含砂工况下的应用并得到最佳分离效果,基于计算流体动力学方法,采用雷诺应力模型,以轴入倒锥式水力旋流器为研究对象,开展采出液含砂对旋流器的流场特性及分离性能影响的数值模拟分析,分析了含砂体积分数的变化对旋流器速度场、压力场、浓度场及分离效率的影响并开展了试验验证。研究结果表明:随着含砂体积分数的逐渐增加,旋流器的油水分离效率呈现出先增大后减小的趋势;在含砂体积分数小于1. 0%时,分离效率随着含砂体积分数的增加而增大;在含砂体积分数为1. 0%时,分离效率达到最大值98. 74%;随着含砂体积分数的继续增加,分离效率随之逐渐降低,在含砂体积分数达到7. 0%时,旋流器分离效率降低到97. 01%。研究结果可为油水分离水力旋流器的现场应用提供参考。

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【部分图文】：

图1轴入倒锥式水力旋流器结构示意图

轴入倒锥式水力旋流器的结构见图1，主要由入口段、螺旋增压流道、圆柱段、锥段、尾管段及倒锥等部分组成[24]。其分离原理为:油水混合液从轴向入口进入到螺旋流道，螺旋流道的作用是使沿轴向运动的液流变成高速旋转的液流，液流经过圆柱端在锥段实现分离，轻质油相从溢流口排出;重质水相顺着底流....

图2轴入倒锥式旋流器网格划分示意图

运用Gambit软件对轴入倒锥式旋流器进行网格划分，选择六面体和正四面体网格。同时进行网格独立性检验，以旋流器的分离效率为指标，在网格数分别为3.01975×105、3.54207×105、4.09464×105、4.55465×105和5.37821×105条件下进行数....

图3不同含砂体积分数时S2截面径向速度分布

模拟得出S2截面上径向速度分布随含砂体积分数变化情况，如图3所示。由图3可知，旋流器内S2截面上径向速度沿旋流器轴心呈对称分布，且在半径方向上由旋流器壁到轴心位置径向速度呈现出先升高后降低而后又升高的趋势。首先在旋流器近壁处向轴心方向径向速度逐渐上升，这是因为器壁处对流体有黏滞作....

图4不同含砂体积分数时S2截面轴向速度分布

模拟得出不同含砂体积分数条件下S2截面轴向速度分布，如图4所示。由图4可知，该截面上的轴向速度大致呈对称分布，在零轴向速度包络面外侧时，即边壁到零轴速包络面区域内，轴向速度呈先升高后降低的趋势。这是因为旋流器壁对流体的黏滞作用致使边壁处轴向速度值较小。同时在零轴速包络面内侧到轴心....

本文编号：3927728