管道式油气水高效分离技术

目前我国原油开采面临陆上油田采出液含水率高,以及海上平台空间局促、指标严苛等实际问题,因此对传统油气水分离技术提出了巨大挑战。中国科学院力学研究所研发的新型管道式油气水高效分离技术,主要包括T型管分离技术、柱型旋流管分离技术、以及导流片型分离技术等,不仅取得了创新性的研究成果,还进一步推动了技术成果转化,在工业现场取得了良好的应用效果,符合我国未来科学技术的发展方向

气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性研究

为了准确地了解两相流动过程中相含率的变化情况从而实现监测长距离管道混输中的流态转化、流量波动以及压力脉动等,本研究基于实验数据研究了垂直管、水平管、倾斜管中气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性。研究结果揭示了水平、垂直和倾斜管路中液相含率的影响因素(包括黏度、倾斜角度、混合雷诺数和弗汝德数等)和变化趋势。同时提出了液相含率预测模型。误差分析表明,模型预测结果与实验测试数据较为一致。该研究对油气混输中的安全监控和保障具有重要意义

高含气井下气液混合输送技术研究

为了确保油田开采过程中电潜泵在高含气油井的正常运行,结合气液分离技术和引射技术,该文运用CFD模拟软件FLUENT研究了一种高含气井下气液混合输送技术.该技术通过建立气体及液体分采通道,利用引射原理将增压后的高压动力液携带富气流举升至地面,以实现利用生产井自身流体实现自我举升.研究表明:经过对比分析发现,对于不同入口气体含量的工况,由于射流泵引射装置的引射比影响,入口气体体积含量40%是一拐点,当入口气体含量超过40%时,引管内的气相含量以及流速基本达到一定值;对于不同入口流量,随着流量的增加,气液分离效果亦逐渐变佳,取气管内的气相含量基本稳定在一定的范围,而取气管内的流速则随着流量的增加而增大.该研究结果对提高电潜泵在油田开采高含气油井中的应用范围具有重要意义

井下气液混合输送技术研究

为了确保油田开采过程中电潜泵在高含气油井的正常运行,结合气液分离技术和引射技术,运用CFD模拟软件FLUENT研究了一种高含气井下气液混合输送技术。该技术通过建立气体及液体分采通道,利用引射原理将增压后的高压动力液携带富气流举升至地面,以实现利用生产井自身流体实现自我举升。研究表明:经过对比分析发现,对于不同入口气体含量的工况,由于射流泵引射器的引射比影响,入口气体体积含量40%是一拐点,当入口气体含量超过40%时,引管内的气相含量以及流速基本达到一定值;对于不同入口流量,随着流量的增加,气液分离效果亦逐渐变佳,取管内的气相含量基本稳定在一定的范围,而取气管内的流速则随着流量的增加而增大。该研究结果对提高电潜泵在油田开采高含气油井中的应用范围具有重要意义

雾状流掺混下稠油流动的数值研究

世界上已探明的超稠油储量是传统轻质稠油的两倍多。在塔河油田,掺稀降黏的开采效果不是很理想。为达到稀油较为均匀的分布效果,本研究提出将一个压力旋流式雾化喷嘴安装在模型套筒一侧的方法,使得稀油液滴雾化并与稠油进行掺混,通过数值模拟的方法,重点研究液滴在二次破碎雾化后的物理性质,并模拟雾化的液滴与底部的稠油的掺混情况。数值模拟结果表明,液滴尺寸增加,液滴聚并现象明显,在整个流场内形成较为均匀分布的液膜和液滴,同时底部气液也有较好的搅动效果。验证了该方法的可行性和实用性

气液柱型旋流器内分离特性研究

为了更好地将气液柱型旋流器应用于工业现场,本研究通过实验测试与理论分析相结合的研究手段分析了气液柱型旋流器内的分离特性,并创造性地提出了压力控制逻辑。通过对气液柱型旋流器内液滴在气相连续流场中的受力分析,建立了液滴迁移模型,并通过Malvern在线粒度仪测定了入口以及环状液膜萃取器后的液滴粒径分布,模型预测结果与实验结果基本一致,验证了理论模型的正确性,证明该模型能够用于指导气液柱型旋流器的应用设计

管道内含蜡原油停输再启动的流动特征

含蜡原油是一种组成复杂的混合物,析蜡点以下常表现为复杂的非牛顿流体特性,而其中含蜡原油所具有的屈服应力特性,对管道输运系统中的停输再启动具有重要的影响。本文研究中,为系统的分析含蜡原油屈服应力特性在管道停输再启动过程中的作用,将对含蜡原油的屈服应力进行直接测量,并结合管道输运的模拟对停输再启动现象进行系统的分析。实验中,采用HAAKE RS6000旋转流变仪对含蜡原油的屈服应力进行直接测量,分别考虑温度和剪切速率等因素的影响。同时,建立含蜡原油管道输运模拟系统,对其启动过程进行测试分析,给出不同温度和速率条件下启动过程中的压力变化规律。经研究得出,含蜡原油的屈服应力随温度的降低呈近似指数增加的规律,随剪切速率的增加呈现为近似线性增加的规律。管道输运再启动过程中,压力变化的规律与流变仪直接测量得到的应力变化规律相同,表现有屈服的特性,即启动过程中首先表现出弹性变形的现象,随着变形的增大出现屈服,随后产生流动完成启动。通过对比分析得到,流变仪直接测量得到的屈服应力可以应用于计算管道输运停输再启动过程中需要的最大外载荷,具有较高的精度。研究结果对含蜡原油输运系统的设计,以及含蜡原油的开采具有重要的理论和工程意义

油滴在旋流场中的破碎与聚并研究

在海上油气生产中,导流片为代表的轴向启旋分离技术在管道式分离技术中具有重要的应用前景。由于其出现较晚,同时考虑海上油田中后期高含水率的现状,为促进轴向启旋分离技术的应用,需要对导流片型旋流场中油滴破碎和聚并规律进行详细研究。本研究基于管流实验,对直径100mm的导流片型旋流场中离散相油滴破碎与聚并规律展开了详细研究。研究结果表明,不同尺寸的油滴在导流片前后破碎聚并规律不同;旋流场中出现油核,尺寸受入口条件影响。这些将为导流片式油水分离设备的设计应用提供参考

不同措施对倾斜柔性圆柱结构涡激振动抑制研究

海洋工程中的立管和系泊缆线等柔性圆柱结构轴线与来流常存在一定倾斜角度。由于轴向二次流的存在,倾斜圆柱涡激振动(VIV)相比于垂直圆柱更为复杂。如何对VIV有效抑制一直是工程界和学术界关注的焦点问题之一。本研究设计了室内拖曳水池模型实验,拖曳速度间隔为0.05m/s,范围为0.05～1.0m/s。观测了螺旋列板和控制杆对大长径比(L/D=350,L为圆柱长度,D为圆柱外直径)柔性圆柱横流向VIV的抑制效果,对比了垂直状态(α=0°,其中α为倾角)和倾斜状态(α=45°)附带抑制装置的圆柱模型振动特性。实验中采用方形截面、螺距/螺高组合为17.5D/0.25D的螺旋列板。控制杆则选取了四根环向均布于圆柱外周的排布方式,控制杆直径比为0.25D,距主体圆柱0.5D。通过在圆柱模型不同空间位置粘贴应变片,获取随时间变化的弯曲应变数据,并运用模态法对位移进行重构。重点分析了横流向应变变化、位移和VIV抑制效率。研究发现:螺旋列板对45°柔性倾斜圆柱涡激振动抑制效果较垂直状态下明显降低,甚至会增大圆柱的振动响应。而四根的多控制杆排列方式在45度倾斜圆柱上仍能保持较好的抑制涡激振动

海上油田含聚生产水旋流气浮装置试验研究

旋流气浮装置是海洋石油平台含聚污水的处理装置。装置将管式旋流分离器与微孔气浮、溶气气浮技术相结合,结构紧凑,占地面积小,适用于海上采油平台。针对海上油田特点试制一套处理量为15 m~3/h工业化样机,并进行油田现场试验。现场试验表明,该装置能将污水含油质量浓度从494 mg/L降到46.3 mg/L,除油率为90.6%;固体悬浮物质量浓度从269 mg/L降到41 mg/L,除悬浮物能力为84.5%