仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备,为了深入了解其分离机理和内部流场分布,利用Fluent 12.0数值模拟计算软件,基于多相流欧拉分析方法,结合Realizable k–ε双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明:所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布,与传统卧式分离器相比较,仰角式油水分离器内堰板处的"死油区"和"死水区"明显减小,油水分离效率更高,当仰角为12时,油水分离效率达到了最高值90.48%,提高了29.26%;仰角式分离器的结构简单,但内部流场分布较为复杂,入口分液管处的速度分布不均匀,存在不同程度的旋流,易造成油水两相在分界面处的掺混;分液管处的结构有待于进一步地改进。     

流动剪切对原油乳化含水率的影响及基于焓的定量表征

油水两相的乳化特性对两相流的流型和压降规律有显著影响。流动条件下的原油乳化含水率是影响油水两相流动特性的关键。针对4种原油,通过油水两相的乳化实验,研究了搅拌转速、水相比例、温度及搅拌时间对原油乳化含水率的影响。研究发现,当水相比例低于某一临界值时,在一定搅拌转速范围内会发生完全乳化现象,当水相比例高于该临界值时,只发生部分乳化。不同原油发生完全乳化的临界水相比例不同,与原油物性相关;对于非完全乳化的情况,原油乳化含水率随搅拌转速的增大而增大,随水相比例、温度的升高而减小,随搅拌时间的增加而增大;油水两相乳化过程中消耗的能量可采用比焓进行表征,不同剪切条件下的原油乳化含水率可以与比焓进行归一化关联,并且二者符合幂律关系。     

仰角式游离水脱除器分离过程数值模拟

仰角式游离水脱除器属于重力式油水分离设备,其分离效率高于立式和卧式脱除器.为了分析脱除器仰角对分离效果的影响,采用多相流欧拉分析方法,结合标准k-ε湍流模型对脱除器的内部流场进行了数值模拟.分析了脱除器在不同仰角时油水两相由开始的均相流逐渐在脱除器内分离、聚合、迁移的过程,研究了油水两相体积浓度随时间的变化规律.模拟结果表明,脱除器仰角为12°时,分离效率最高,出油口油中含水体积百分比为7.6%.     

新型油水分离器提高含油污水处理效率的实验研究

针对大庆油田产油高含水背景,为了提高油水分离效率、减少污水沉降罐的数目,达到节能降耗的目的,在多杯等流型油水分离器的基础上,与粗粒化技术相结合进行了油水分离实验研究。与未连接粗粒化的油水分离器分离效果进行了对比。实验结果表明:新型油水分离器连接粗粒化装置后的最高油水分离效率可以达到92.12%,最大处理效率是现场大罐的246.5倍。未连接粗粒化的新型油水分离器的处理效率是现场用大罐的59.2倍。使用粗粒化后可达到节能降耗的目的。     

水力旋流分离器在油水分离领域的研究进展

水力旋流器利用密度差实现两相分离,具有结构简单、分离效率高等优点,因此在原油预脱水处理等油水分离领域得到广泛应用。 鉴于此,通过分析和收集水力旋流器相关文献,对油水分离领域水力旋流分离器的研究现状进行了阐述和总结,包括水力旋流分离器的发展历程、基本结构、内部流场和工作原理等相关方面;同时,对油水分离领域不同类型的水力旋流分离器进行了对比分析,发现在水力旋流器的结构参数优化以及内部液体流动规律等方面,单一结构的参数优化或单一、静态的系统分析不能系统全面地反映实际复杂工况。 因此,将计算机仿真模拟和相关先进检测技术相结合,用于旋流器的参数优化、内部液体流动规律分析以及构建预测模型等方面,对于旋流器的结构设计优化、分离效率提升等方面意义重大;另外,目前的研究多着重于旋流器的结构和流体特性等方面,对于旋流器内部的磨损、疲劳损伤等方面的研究较为缺乏;最后,对水力旋流分离器在油水分离方面研究的不足和发展方向进行了分析和展望。     

内旋流筛孔柱状气液计量分离器实验研究

设计了一种内旋流筛孔柱状气液计量分离器,并通过实验研究入口流型与气、液折算速度对内旋流筛孔柱状气液计量分离器计量效果的影响。结果表明,气相质量流量在0~0.05 kg/s,液相质量流量在0~0.60 kg/s范围内,气相与液相分离效率不受流型或气、液折算速度的影响,分离器能够适应不同流型的分离要求。在分离器处理能力内,气相分离相对误差为2.5%,液相分离误差为3.0%。内旋流筛孔柱状气液计量分离器有较好的分离计量效果,为气液混合流量计量提供良好参考。     

高浓度聚驱采出液乳化行为及电化学脱水方法

针对高浓度聚驱采出液油水分离效率及其给常规交-直流电场带来的冲击,开展了该类采出液的乳化行为及脱水方法研究,研究中综合了集输工况条件下的采出液转相特征、电负性、乳化油珠粒径分布、界面性质、乳化体系的微观形态及瓶试法油水分离实验,并基于所建立模拟装置评价了脉冲供电脱水对高浓度聚驱采出液破乳脱水的适应性。结果表明,高浓度聚驱采出液复杂的乳化行为与含聚浓度直接相关,含聚浓度上升使其电负性增强,转相点呈不同程度降低,且由于促进了黏弹性界面膜的形成,乳化粒子聚并和相分离的难度增大;辅以化学破乳的脉冲供电电场脱水工艺能有效改善分离效果,提高脱水操作的稳定性。     

W/O乳化液分散相液滴破裂的临界条件

分析牛顿型液-液两相乳化液的分散相液滴的破裂机理及其临界条件,用Couette双圆筒装置形成薄层纯剪切流场,通过白油包水型乳化液滴在不同剪切率下的变形和破裂情况,验证临界破裂条件并加以修正。提出对于油水旋流分离器,根据实际的流场分布和乳化液的物性特点,可以预测分离效果;或根据分离器的分离能力,适当控制其转速或流量等操作条件,使内部流场合理分布,防止乳化液进一步乳化。为此,研究液滴的临界破裂条件可为各类油水乳化液分离设备内部的剪切分布的合理性提供可靠依据和优化指标。     

海上油田井下油水分离装置分离效率的数值模拟

用CFD专业软件Fluent对海上油田井下油水分离装置进行模拟仿真,分析了不同参数（速度、黏度、比重）对高含水期油田（含水率90%~95%）大处理量（10~12.5 m³/h）的水力旋流分离器分离效率的影响。结果表明,入口速度由2.08 m/s增大到12.5 m/s时,分离效率由67.9%增大到93.7%;连续相黏度由0.0013 Pa ·s增大为0.013 Pa·s 时,旋流器分离效率由61.1%降低到21.7%;而当比重由0.8增大到0.95时,旋流器基本失去了分离能力。     

井下油水分离装置现状与展望

油田进入开发中后期,采出液含水率急剧上升,如何降低含水率并提高采收率是开发后期需要解决的首要问题。井下油水分离技术利用水力旋流器、重力分离技术或其他油水分离工艺实现在井下对产出液进行预分离,从而采出较低含水率的油水混合液,此项技术对于高含水油田具有很大应用前景。本文对井下油水分离装置的研究现状进行简要分析与总结,并指出目前井下油水分离装置存在的问题与挑战。     

煤油/水体系乳状液的制备及其稳定性研究

以Span80(山梨糖醇酐油酸酯)和Tween80(聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯)作为复配乳化剂,利用高速剪切法制备了含油率(v/v)为5%~50%的煤油/水乳状液.以油水分层效率和乳状液液滴的粒度分布及其平均粒径(D4,3)作为乳状液的稳定性评价指标,考察了HLB值、沉降时间、含油率、乳化剂含量、搅拌时间、搅拌转速对乳状液稳定性的影响.结果表明:在Span80-Tween80-煤油-水体系中,制备水包煤油乳状液的最佳复配HLB值为12.0:提高乳化剂的含量和油水比、延长搅拌时间、提高搅拌转速均可以降低乳状液的平均粒径(D4,3),减少油水分层效率,从而提高乳状液的稳定性,其中乳化剂含量对乳状液的稳定性影响最大.     

直流电场下O/W体系中油滴的迁移行为及油水分离效果研究

首先利用电化学工作站和生物显微镜研究了直流电场下水包油（O/W）乳化体系中油滴的迁移行为,然后分析了电场强度、油滴粒径等因素对油滴迁移行为的影响规律,结果表明：直流电场下,油滴会发生定向迁移,但迁移过程中不会发生聚并;油滴迁移速率随着电场强度的增大而增大,随着平均粒径的减小而变小。直流电场可破坏油滴表面稳定的电荷结构,导致油滴表面电荷分布不均,从而促使油滴在电场中发生定向迁移,并在阳极表面发生破乳、聚并,实现与水相的分离。最后,对直流电场作用下乳化含油体系的油水分离效果进行了实验验证,结果表明,对初始含油量为89.2 mg/L的模拟乳化废水而言,在一定条件下进行处理后,其出水含油量低于5 mg/L,除油率高达95.3%。     

电磁分离装置内油水分离特性实验研究

为研究电磁场油水分离过程中油水两相流的流动和分离特性,探究静态与动态条件下电磁分离装置内油水分离效果,在实验室内搭建了电磁场油水分离实验系统,并进行了实验研究。先后完成了电磁场油水分离静态实验与动态实验。静态实验表明:提高电压或增大磁场强度能有效提高油水两相流分离效果;动态实验表明:提高电压或增大磁场强度能有效提高油水两相流分离效果;达到相同油水处理效果的电压数值要大于静态实验;且存在一个临界电磁力数值,只有大于这个临界值,电磁力才能有效促进油水两相流的分离过程。     

The effect of water content in crude oil on the tribological behavior of screw pump’s stator rubber

It is worthy of studying the effect of water content in crude oil on tribological behavior of stator rubber, because the different water content would affect the swelling and wear of rubber. Compatibility of dewatered crude oil and water was observed after mixture of dewatered crude oil and water （called oilwater mixture） was mechanical stirred and statically placed. Static etching experiment of samples in oil-water mixture was performed using hanging patch test. Wetting contact angle of oil- water mixture on rubber surface was measured by contact angle meter. Tribological behavior of samples in mixture was measured using a ringonblock tester. The result shows that when the water content is less than 15 %, water can blend with dewatered crude oil, and oil-water separation happens when water content was more than 15 %. With the increasing of water content in crude oil, Wettability of mixture and swelling increment of samples decrease. The wear loss of sample increases after treated by swelling experiment, and FKM owns better wear resistance than NBR.     

原油储罐油水界面动态检测系统的研究

设计了油水界面动态检测系统.利用数控执行机构带动微波探头在原油储罐内作垂直匀速运动,通过对原油储罐含水率的动态检测,准确地反映出油水乳化带的状态和位置信息,测量出储罐内油水界面的位置,从而确定储罐内原油、水和乳化液层的位置和体积.采用400 MHz激励信号的微波探头,可实现0～100%原油含水率的动态测定,含水率测量误差≤±2%.在20 m范围内,油水界面的位置测量误差小于±10 mm.     

油水乳化液在复合疏水网膜上破乳与分离实验研究

油水分离对于采油、炼油,以及含油废水的处理有着重要的意义.以不锈钢丝网为基底,采用喷涂-高温塑化的方法复合聚苯硫醚-聚四氟乙烯(PPS-PTFE)涂层,得到了表面形态不同的复合网膜.采用扫描电镜、接触角测量仪等设备对其表面形态与疏水性进行了表征.具有立体纤维网状结构的破乳网膜对乳化液具有良好的破乳效果,从而使乳化油转化为分散油和浮油,然后由超疏水油水分离网膜对油水混合物进行多级分离,达到油水分离的目的.实验过程对不同操作条件下的油水分离效果进行了研究,在优化的操作条件下,经五级分离,出口水中油含量可降至25mg/L,良好的分离效果为超疏水油水分离网膜今后的应用奠定了基础.对破乳分离机理进行了简要分析.     

蒙脱土对胜利原油油水界面性质及油水分离的影响

用室内实验的方法研究了蒙脱土对胜利原油油水界面性质及油水分离的影响。结果表明,当蒙脱土吸附了原油中的界面活性组分后容易聚集到油水界面上参与界面膜的形成,使界面膜强度显著增加,且膜强度有随蒙脱土浓度的增大而增大的趋势。蒙脱土对原油中界面活性组分的吸附使得蒙脱土可与原油模拟油的油滴间形成OMA结构,其zeta电位明显高于蒙脱土及油滴的zeta电位。蒙脱土的水化作用使得OMA结构中夹带了较多的水,这种夹带的水随OMA结构一起上浮到乳状液的上层浓相中,使得O/W型乳状液的稳定性增强,导致油水分离更加困难。     

PTFE-PPS复合涂层网膜在汽轮机主油箱中的应用简析

将PTFE-PPS复合网膜分离油水原理,推广应用在汽轮机主油箱回油通道中,提出了增强主油箱油水分离效果的改造措施,自制一种简易的间歇性多级油水分离装置,对含水量超标的润滑油进行脱水处理,为机组日常的运行维护工作提供借鉴.     

碳酸盐岩油藏乳状液暂堵及暂堵后酸化实验研究

针对国外某油田高温高盐碳酸盐岩油藏油层厚度大、非均质性严重、酸化后易出现含水率上升的问题,开展了乳状液暂堵酸化技术研究。研制了烷基多烯多胺油溶表面活性剂NEWJ-18,可使柴油和高矿化度水在油水比1∶9~4∶6的范围内形成稳定的油包水乳状液。该乳状液遇酸易破乳,且具有油水比越低,乳状液黏度越高的特点。物理模拟实验表明,以油水比4∶6制备的乳状液具有选择性封堵高渗透层的能力,可使后续酸液转向低渗透层,从而改善低渗透层的酸化效果。