天然气水合物井下螺旋-旋流耦合分离除砂器结构优化

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作者 唐洋 谢娜 +2 位作者 何玉发 李泽良 王国荣 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1184-1197,共14页

为解决天然气水合物在开采过程中泥砂无法有效分离、回填,导致回收管路堵塞、储层坍塌的问题,本文提出一种井下螺旋-旋流耦合原位分离器结构。采用CFD数值模拟的方法对分离器关键结构参数进行单因素分析,通过正交试验对结构进行优化。... 为解决天然气水合物在开采过程中泥砂无法有效分离、回填,导致回收管路堵塞、储层坍塌的问题,本文提出一种井下螺旋-旋流耦合原位分离器结构。采用CFD数值模拟的方法对分离器关键结构参数进行单因素分析,通过正交试验对结构进行优化。仿真结果表明:最大除砂效率为89.55%;在关键结构中,入口螺旋角度是泥砂是否能被有效分离的主要影响因素;最优的结构参数是入口数量为6个、螺旋流道结构为圆角形截面、螺旋流道的流域数量为2道、溢流管深度为100mm,涡流导流板与溢流管底端之间的距离为28mm;室内试验的最大除砂效率为84.46%,与数值模拟的最大除砂效率相对误差为6.03%,证明提出的螺旋-旋流器耦合分离器在天然气水合物井下开采分离除砂中具有良好的性能。 展开更多

关键词 天然气水合物 井下分离器 计算流体力学 数值模拟 优化设计 除砂效率

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新型螺旋式气液旋流分离器数值模拟研究 被引量：1

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作者 魏松波 刘琳 +4 位作者 郑兴升 王新忠 鲁晓华 季豪 赵立新 《石油机械》 北大核心 2024年第8期132-140,共9页

为研究气液旋流分离器的气液分离性能,解决油气产出液中潜在高含气导致泵气锁的问题。基于旋流分离理论,设计了一种新型螺旋气液分离器。在不同气液比条件下对其内部流场进行研究。研究结果表明:随着分流比的增加,旋流器的内壁面和底流... 为研究气液旋流分离器的气液分离性能,解决油气产出液中潜在高含气导致泵气锁的问题。基于旋流分离理论,设计了一种新型螺旋气液分离器。在不同气液比条件下对其内部流场进行研究。研究结果表明:随着分流比的增加,旋流器的内壁面和底流口附近的含气体积分数显著降低,同时旋流器溢流压力损失逐渐增大,而底流压力损失逐渐减小,溢流压力损失增加的速率与底流压力损失减小的速率基本相同;分流比的增加使气液分离器的除气效率逐渐提高,底流含气体积分数逐渐减小。综合分析气液比分别为1∶1、1∶2、1∶5以及1∶8的4种工况,得出了其最佳溢流分流比分别为58%、39%、22%以及15%。研究结果可为高含气油井的井下气液分离装置设计提供依据,同时可为现场应用及操作提供指导。 展开更多

关键词 井下气液分离器 气液比 数值模拟 分离效率 溢流分流比

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KPX系列井下偏心气体分离器 被引量：2

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作者 罗文银 牛瑞云 +1 位作者 张继峰 靳庆珍 《石油机械》 北大核心 2003年第3期29-30,37,共3页

鉴于目前常用的重力和惯性分气原理的气体分离器和重力式气锚 ,均不能很好地解决吐哈油田高气油井有杆泵采油气体对泵效的影响 ,研制了一种适合不同高气油比、不同产量的系列KPX偏心气体分离器。这种分离器的特点是利用偏心流道压降及... 鉴于目前常用的重力和惯性分气原理的气体分离器和重力式气锚 ,均不能很好地解决吐哈油田高气油井有杆泵采油气体对泵效的影响 ,研制了一种适合不同高气油比、不同产量的系列KPX偏心气体分离器。这种分离器的特点是利用偏心流道压降及速度分布差异的特点 ,来提高气液分离效率 ,达到提高泵效的目的。吐哈油田 70口井次的应用表明 ,使用该分离器可减小气体对抽油泵泵效的影响程度或完全消除 ,在常规井下气体分离器的基础上 ,平均单井泵效又提高 8 2 1%。 展开更多

关键词 井下分离器 气体分离器 偏心流动 工作原理 泵效 抽油井 KPX系列 井下偏心气体分离器

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基于响应面法的井下旋流分离器结构优化 被引量：31

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作者 邢雷 李金煜 +2 位作者 赵立新 蒋明虎 韩国鑫 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第15期1818-1826,共9页

基于数值模拟方法与中心组合设计方法,采用二阶多项式基函数构建了井下旋流分离器的结构参数与分离效率及底流压力损失间的数学关系模型。通过开展附加试验对模型预测值与数值模拟实际值进行对比,得出分离效率和压力损失的预测值与实际... 基于数值模拟方法与中心组合设计方法,采用二阶多项式基函数构建了井下旋流分离器的结构参数与分离效率及底流压力损失间的数学关系模型。通过开展附加试验对模型预测值与数值模拟实际值进行对比,得出分离效率和压力损失的预测值与实际值的平均相对误差分别为0.104%和4.562%,验证了模型预测结果的准确性。针对响应面优化结果与初始结构开展分离性能对比研究,结果表明:当入口油滴粒径在50~500μm范围内变化时,优化前结构的分离效率变化范围为58.92%~98.56%,优化后结构的分离效率变化范围为60.35%~99.48%;当入口含水率在94%~99%范围内变化时,优化前结构的分离效率由74.61%提高到88.07%,优化后结构分离效率由75.26%提高到91.56%。在不同粒径及含水率条件下,优化后结构均呈现出了明显的高效性及适用性。 展开更多

关键词 同井注采 井下旋流分离器 结构优化 分离性能

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螺旋式井下油气分离器设计与分析 被引量：18

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作者 薄启炜 张琪 +1 位作者 林博 毛万明 《石油机械》 北大核心 2003年第1期8-10,3-2,共3页

螺旋式井下油气分离器是一种利用离心分离和紊流化使气泡聚合的原理 ,最大限度地利用套管截面积来降低油气进泵前的回流速度 ,增强“回流效应”分气作用的新型油气分离器。介绍了它的工作原理 ;推导了螺旋结构参数的设计计算公式 ;分析... 螺旋式井下油气分离器是一种利用离心分离和紊流化使气泡聚合的原理 ,最大限度地利用套管截面积来降低油气进泵前的回流速度 ,增强“回流效应”分气作用的新型油气分离器。介绍了它的工作原理 ;推导了螺旋结构参数的设计计算公式 ;分析了各种参数对分离效果的敏感性 ;给出了设计实例。从分析及试验结果可以看出 ,螺旋式井下油气分离器特别适用于产量大、气油比较高且又无法连续自喷的油井 ,是“下喷上抽” 展开更多

关键词 螺旋式 井下油气分离器 设计 工作原理 结构参数

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采出液含砂对井下油水分离器壁面磨损的影响 被引量：7

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作者 蒋明虎 邢雷 张勇 《石油机械》 北大核心 2018年第6期63-69,共7页

目前针对轴入式结构旋流器磨蚀方面的研究相对较少。鉴于此,基于Fluent中的离散相模型(DPM),针对采出液含砂对同井注采工艺中轴入式井下油水分离器壁面磨损情况,进行数值模拟分析。分析结果表明:在井下油水分离器的螺旋流道内最大磨损... 目前针对轴入式结构旋流器磨蚀方面的研究相对较少。鉴于此,基于Fluent中的离散相模型(DPM),针对采出液含砂对同井注采工艺中轴入式井下油水分离器壁面磨损情况,进行数值模拟分析。分析结果表明:在井下油水分离器的螺旋流道内最大磨损位置发生在方位角108°~144°范围内,且随着入口流速的增加,壁面磨损率逐渐增大;当砂相粒径小于0.30 mm时,旋流器壁面磨损率受粒径影响较大,砂相粒径大于0.30 mm时,壁面磨损率受粒径影响较小;同时砂相质量分数在0.1%~3.0%范围内,随着采出液含砂量的增加,旋流器壁面磨损率逐渐增大。研究结果可为轴入式井下油水分离器的现场应用提供参考。 展开更多

关键词 同井注采 井下油水分离器 螺旋流道 磨损

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井下离心旋流式高效油气分离器性能模拟试验 被引量：5

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作者 李增亮 孙浩玉 《石油机械》 北大核心 2007年第12期5-7,11,共4页

现有井下油气分离器效率较低,已不能满足高油气比油井的生产需要,为了解决高含气井中井下多相混抽泵或电潜泵的使用与效率低等问题,开展了井下离心旋流式高效油气分离器的研究。该分离器采用2级串联结构,以水力旋流器为第1级;以对结构... 现有井下油气分离器效率较低,已不能满足高油气比油井的生产需要,为了解决高含气井中井下多相混抽泵或电潜泵的使用与效率低等问题,开展了井下离心旋流式高效油气分离器的研究。该分离器采用2级串联结构,以水力旋流器为第1级;以对结构进行了优化改造的离心旋转式分离器为第2级。通过试制样机的室内模拟试验,验证了新设计的井下离心旋流式高效油气分离器的分离效率,总分离效率可达95%以上,其对含气体积分数的适应范围由原分离器的0～36%提高到0～50%,能够满足较高含气井井下油气分离的要求。 展开更多

关键词 井下离心旋流式油气分离器 旋流分离 离心分离 分离效率 模拟试验

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重力分离式井下油水分离器方案设计 被引量：1

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作者 王连习 李志升 等 《石油机械》 北大核心 2002年第C00期36-38,共3页

选择设计的重力分离式井下油水分离器的关键部件是插入式泵和单向阀。上冲程时，插入式泵、连杆和活塞在抽油杆带动下一起向上运动，上吸入口关闭，井下低含水原油被举升到地面；下冲时，插入杆泵、连杆及活塞向下运动，下吸入口关闭，... 选择设计的重力分离式井下油水分离器的关键部件是插入式泵和单向阀。上冲程时，插入式泵、连杆和活塞在抽油杆带动下一起向上运动，上吸入口关闭，井下低含水原油被举升到地面；下冲时，插入杆泵、连杆及活塞向下运动，下吸入口关闭，下吸入腔压力升高，腔内水被注入地层。由于重力分离式井下油水分离器与常规有杆泵采油系统相比具有节约能源、节约投资、有利于环境保护和延长油井寿命等特点；与旋流式井下油水分离器相比又具有结构简单，制造成本低等特点，这种井下油水分离器的研究和攻关成果对中、高含水开发期的油田，有着广阔的应用前景。 展开更多

关键词 重力分离式 井下油水分离器 方案 设计 插入式泵 单向阀 特点

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井下液-砂分离器的研制及应用

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作者 李宾飞 李兆敏 +1 位作者 于友坤 付路长 《石油机械》 北大核心 2006年第10期46-48,共3页

针对油井生产过程中出砂造成抽油泵磨损的问题,设计了井下液-砂分离器,采用流场数值模拟的方法对其流场进行了计算。在流场模拟的基础上分析了井下液-砂分离器尾管在液砂分离过程中的作用和液-砂分离器的结构参数对其分离性能的影响,筛... 针对油井生产过程中出砂造成抽油泵磨损的问题,设计了井下液-砂分离器,采用流场数值模拟的方法对其流场进行了计算。在流场模拟的基础上分析了井下液-砂分离器尾管在液砂分离过程中的作用和液-砂分离器的结构参数对其分离性能的影响,筛选出合理的结构参数。现场应用情况表明,井下液-砂分离器能有效降低砂粒对抽油泵的磨损,提高泵效,平均延长抽油泵寿命60d,取得了良好的应用效果。 展开更多

关键词 井下液-砂分离器 流场模拟 结构参数 分离效率

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电潜泵-井下油水分离系统工作参数优化设计 被引量：5

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作者 于洪敏 李恒 +2 位作者 陈胜男 曲占庆 张琪 《石油机械》 北大核心 2008年第6期16-19,92-93,共4页

为解决油田开发后期油井生产高含水的难题,采用电潜泵-井下油水分离同井回注系统并优化其参数设计具有重要意义。在介绍这种系统的工作原理、结构及分析各子系统的参数协调关系后,以油井最大产量为目标,建立了该生产系统的设计模型并进... 为解决油田开发后期油井生产高含水的难题,采用电潜泵-井下油水分离同井回注系统并优化其参数设计具有重要意义。在介绍这种系统的工作原理、结构及分析各子系统的参数协调关系后,以油井最大产量为目标,建立了该生产系统的设计模型并进行了实例设计。研究设计结果表明,电潜泵-井下油水分离系统的优化设计较为复杂,其中旋流分离器是系统协调工作的核心;设计结果按影响因素重要性大小的依次排序为产液量、注水启动压力、吸水指数、含水质量分数和分流比。 展开更多

关键词 电潜泵 井下油水分离器 工作参数 优化设计

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气体对抽油泵泵效的影响及对策 被引量：39

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作者 辜志宏 彭慧琴 耿会英 《石油机械》 北大核心 2006年第2期64-68,共5页

抽油泵在抽汲过程中,泵腔内存在游离气、溶解气及凝析气,这些气体是影响抽油泵泵效的主要因素。上冲程中,如果在固定阀与游动阀之间有圈闭的气体,且膨胀后不能使降低的压缩腔压力低于泵的吸入压力,固定阀不能打开,泵即发生上冲程气锁;... 抽油泵在抽汲过程中,泵腔内存在游离气、溶解气及凝析气,这些气体是影响抽油泵泵效的主要因素。上冲程中,如果在固定阀与游动阀之间有圈闭的气体,且膨胀后不能使降低的压缩腔压力低于泵的吸入压力,固定阀不能打开,泵即发生上冲程气锁;当泵的排出压力低于油管内的液柱压力时,游动阀不能打开,即泵在下冲程时发生气锁。严重时,在上、下冲程均有可能发生气锁现象。在含气抽油井中,要防止抽油泵气锁和提高泵效,需要采取综合防气的措施,除应适当增加沉没度、加大冲程、降低冲次、定期放掉套管气、用大过流面积的高性能井下油气分离器(或气锚)外,还需要使用具有防气锁和提高泵效的特种结构抽油泵。 展开更多

关键词 抽油泵 泵效 气体影响 措施分析 气体 井下油气分离器 吸入压力 液柱压力 排出压力 过流面积

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人工举升最新技术综述(Ⅱ) 被引量：5

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作者 薛承瑾 杜广义 +1 位作者 戴相富 贺会群 《石油机械》 北大核心 2003年第1期42-45,共4页

介绍了美国WoodGroup等公司近年来对于电动潜油泵和其他人工举升作业的井下或地面系统开发的 15项新技术 ,包括井下油水分离器、电动潜油泵马达的控制与保护、变速驱动装置、改进马达的设计、运行寿命模拟仿真装置、电动潜油泵设计软件... 介绍了美国WoodGroup等公司近年来对于电动潜油泵和其他人工举升作业的井下或地面系统开发的 15项新技术 ,包括井下油水分离器、电动潜油泵马达的控制与保护、变速驱动装置、改进马达的设计、运行寿命模拟仿真装置、电动潜油泵设计软件、电动潜油泵采油井的远程控制、动力系统监测、冲击控制与试验、螺杆泵和气举的监控与优化、变速控制器、现场数据采集系统、变频驱动系统谐波滤波器总成、水气交替注入控制、油井液面跟踪、抽油井和自喷井油套管的绝缘。 展开更多

关键词 人工举升 技术 综述 电动潜油泵 井下油水分离器 变速驱动装置 监测

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双同向旋流场中液液变质量流动压降特性研究 被引量：3

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作者 史仕荧 梁楚楚 +3 位作者 孟熙然 邢树宾 吴应湘 郑生宏 《流体机械》 CSCD 北大核心 2018年第4期12-17,共6页

轴流式井下旋流油水分离器是一种可用于油井中进行油水分离的新型分离器,在室内对影响其压降的因素(入口流量、分流比、含油率等)进行了试验研究。结果表明,与压降相关的无量纲参数Eu主要与Re_m、F和导流片结构有关。当导流片结构一定时... 轴流式井下旋流油水分离器是一种可用于油井中进行油水分离的新型分离器,在室内对影响其压降的因素(入口流量、分流比、含油率等)进行了试验研究。结果表明,与压降相关的无量纲参数Eu主要与Re_m、F和导流片结构有关。当导流片结构一定时,Re_m为主控参数。采用无量纲参数分析法还得到了压降的计算关系式,该关系式综合考虑操作参数、物性参数等对压降的影响,适用范围更广,为轴流式井下旋流油水分离器在井下应用时的压降预测提供了指导。 展开更多

关键词 双同向旋流场 轴流式井下旋流油水分离器 井下油水分离 压降

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