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。     

转动式油水分离水力旋流器内部流场的数值计算

采用各向异性ｋ－ε湍流模型及ＳＩＭＰＬＥ算法对转动式油水分离水力刻流器内部单相流场进行了数值计算。计算结果表明：转动式水力旋流器外壳的旋转不仅可以提高流体的切向速度,还可降低流体的湍流粘度,理论预测的压力降与实测值吻合较好。     

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。     

油水分离旋流器内部流场的数值模拟

本用数值方法模拟了油水分离旋流器内部的流场分布。油水混合物中的水被作为流体相，油被作为颗粒相。流体相的控制方程为连续性方程、Ｎ－Ｓ方程，其中结合了修正的Ｐｒａｎｄｔｌ混合长湍流粘性模型，颗粒相的控制方程是浓度扩散方程，流体相与颗粒相之间的相对运动由代数滑移模型确定，全部控制方程用Ｐａｔａｎｋａｒ－Ｓｐａｌｄｉｎｇ的ＳＩＭＰＬＥ算法求解。计算程序取名ＣＹＣＬＯＮ，用通用形式写出，用户只要输入旋流器     

一种新型油水分离设备的初步研究

采用斜通道波纹板填料作为油水分离设备的内部构件,在实验室装置规模,对其进行了含油污水除油性能的初步考察。实验结果表明,该设备具有良好的油滴聚结分离性能,能在较短的停留时间内,得到较高的脱油效率。文中给出了脱油效率与内部构件长度的关联式。     

移动式多级分离计量装置方案设计

针对油田传统的计量方式不能满足油田生产测试过程中各井的产量测试,特别是几乎不可能同步测试、记录功图测试阶段的产油气量,难以在较宽的计量范围内实现精确计量要求的现状,设计了移动式多级分离计量装置的方案。介绍了移动式多级分离计量装置的结构、原理、主要技术指标、系统的组成、技术关键和需要在设计中重点考虑的几个问题。着重阐述了设计过程中在以往的技术和经验的基础上开发和采用了高效气-液旋流分离技术、高效多级液-液旋流分离技术、破乳技术、多次沉降分离提高纯油计量精度技术、计量分离器的排液技术和最佳流量计的选择标准等几项关键技术,并对如何破除混合液中的乳化水以增强分离效果,以及在串联旋流器时应重点考虑以底流还是溢流为主的参数控制方式等问题做了研究。     

基于分离涡方法的标准CAARC模型流固耦合风致响应分析

为了研究流固耦合效应对高层建筑结构的风致响应影响,以标准CAARC高层建筑模型为研究对象,基于CAARC模型的物理特性建立了气弹性模型,用一种新的湍流脉动流场产生方法(DSRFG)生成入口湍流,采用分离涡方法对该建筑进行了单、双向流固耦合数值风洞模拟。将模拟结果与风洞试验结果进行对比,结果表明：结构的气弹特性与风洞吻合,分离涡方法在模拟非定常风场有较强的适用性和准确性。考虑了流固耦合的双向有限元模型与未考虑流同耦合的单向有限元模型,在流场和风致响应方面均有较大差异,流场方面,双向模型比单向模型有着更广泛的近尾流区域;响应方面,除阻力系数外,双向模型较单向模型响应有减小趋势,其中结构顺风向也更易受流固耦合效应影响。在较低的结构阻尼下,耦合效应产生的气动阻尼对结构响应影响较大,高层建筑流固耦合效应不可忽略。     

油水分离膜的表/界面设计与结构调控

 膜分离是含油污水深度处理的有效途径,油水分离膜是含油污水膜法处理的核心材料,其表/界面的结构和物化特征直接决定了油水分离的效率与膜材料使用寿命。本文综述了近年来油水分离膜表/界面设计与结构调控方面的研究进展。介绍了膜表面化学和拓扑结构对膜性能的影响,阐述了油水分离膜表/界面设计的原理、疏水膜的构建与亲水性反转、超亲水表面的制备,以及智能型油水分离膜的设计与制备。归纳了目前油水分离膜和含油污水膜法处理研究中存在的一些共性问题,包括定量研究和破乳机制研究缺乏、膜材料耐热性和耐化学清洗性不足等,对未来的发展趋势进行了展望。     

井下油水分离系统设计及地面监测模型研究

井下油水分离技术是一项具有良好经济效益和环保效果的创新技术,但是由于其选井条件苛刻、系统设计复杂、应用成本高等原因,其应用受到了很大的限制.介绍了电潜泵井井下油水分离系统的工作原理和构成,建立了电潜泵井井下油水分离系统的设计计算方法,为井下油水分离技术的应用提供了理论基础.还提出了利用地面测试数据分析井下工况的地面监测模型,为系统的调控提供了手段,同时也降低了该项技术的应用成本.     

U型管油水分离特性及影响研究

目前T型管式分离技术分离效率较低,为提高油水分离效率,提出一种U型管式分离结构.为验证新型管式分离结构的性能,利用Fluent定量研究了外部参数对U型管油水分离装置内部流场的变化规律,主要研究因素包括入口速度、入口含油率、旋转半径、油滴粒径等参数对U型管分离效率的影响.主要得出如下结论:混合物入口速度对分离效率影响较大,随着入口速度的增大,油水分离率分离率减小;油水分离率随着U型管旋转半径增大而增大,但当旋转半径超过0.6 m时,分离效率不再显著增加;油水分离率随着油滴粒径的增大而逐渐提高.研究结论为油水分离U型管设计提供了参考.     

泡沫铜纳米针超疏水表面电化学构建技术及其油水分离特性

采用电化学氧化法,在泡沫铜多孔材料表面构建了纳米针结构.利用扫描电子显微、X射线衍射图谱分析及油水测试方法研究了电流密度对表面微观形貌、组成成分、润湿性和油水分离特性的影响.结果表明,增大电流密度可促进Cu(OH)2纳米针绒毛状微米团簇的生成,形成微纳复合结构,使超浸润性和油水分离特性明显提高.当电流密度为6 m A/cm2时,泡沫铜表面具有微纳复合结构.表面经改性后,水滴的静态接触角为161°,滚动角为7.2°,油滴则在表面完全润湿铺展,油水分离效率高达98%.同时,此改性表面显示出良好的抗水冲击性和耐水压性.     

振动条件下旋流分离器内螺旋流的流固耦合研究

旋流分离器工作时受到外部流体的影响会产生振动,从而影响内部流场分布规律。为研究振动条件下旋流分离器内螺旋流的流固耦合作用,建立振动条件下旋流分离器的双向流固耦合模型,对同种激振频率下不同激振力的流固耦合作用进行数值模拟。结果表明:螺旋流场随着结构一起运动,而结构的运动引起了流场结构的偏移;周期振动下的流场径向速度变大,并随激振力的增大而增加;周期性激振力影响了切向速度的对称性,并使轴向速度近轴区域速度变大;不同截面的结构运动轨迹呈"O"型,振动形态呈抛物线状。     

中间包钢液流动行为的数值模拟及控流装置优化

针对某钢厂四流大方坯连铸过程中铸坯夹杂物含量较高、各流流动状态不一致等问题,本文提出了关于中间包内控流装置(坝高和导流孔结构)的改进方案,采用数值模拟方法对比研究了不同方案下中间包钢液的流场及停留时间分布(RTD)等特征。结果表明,与原型中间包相比,适当增加坝高及下层导流孔的上倾角度,有利于改善中间包钢液的流动特性,各流之间的均匀性明显提高,钢液在中间包内的停留时间有所延长,死区体积分数下降,有效减弱了中间包短路流,中间包冶金功能得到改善;控流装置最佳参数为:坝高300 mm,上层和下层导流孔角度分别为20°和45°,此时对应的钢液在中间包内的平均停留时间为210 s,死区体积分数仅为13.2%。     

基于无限元和波场分离法的地震响应数值分析

用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场区域,并在有限元和无限元接触处施加等效荷载以输入地震作用,从而求解半无限地基的地震响应.通过算例对边界和地震输入方式进行验证,研究剪切波作用下,重力和土与结构相互作用对场地地震响应的影响.结果表明:基于无限元和波场分离法的地震输入,能够有效仿真波动在半无限地基中的传播过程;重力对水平地震运动无影响;土与结构相互作用效应使短周期段加速度反应谱值降低,而长周期段加速度反应谱值增加;土与结构相互作用对岩石地基水平位移无影响,但使结构底部地基的最大主应力和最小主应力幅值增大.     

锚杆支护巷道顶板离层监测方法探讨

顶板离层是煤巷锚杆支护巷道最大的安全隐患，在回采工作面两巷设置顶板离层监测点，并在整个回采期间对巷道顶板离层进行全程跟踪监测，是消除锚杆支护巷道安全隐患最有效的措施之一。本文重点介绍了煤巷锚杆支护巷道顶板离层产生的主要原因和形式，顶板离层的观测、成果整理及监界值确定方法，另外还介绍了所开发的锚杆支护质量监测系统软件特点与使用方法。     

三锥水介旋流器的高硫煤脱硫降灰及其分选原理

为实现高硫煤的脱硫降灰,采用三锥水介旋流器,取华恒高硫煤小于3 mm粒级的煤样进行脱硫实验,探讨三锥旋流器脱硫降灰的粒度下限,分析颗粒在三锥水介旋流器内部的运动特性,得到了颗粒径向速度与颗粒密度和粒度、所处的径向位置、颗粒的切向角速度以及颗粒轴向位置等变量的函数关系式。结果表明:三锥水介旋流器的降灰粒度下限为0.125 mm,脱除黄铁矿硫粒度下限为0.074 mm。该旋流器中产生的自生介质和前两段锥体连接处的淘析作用可以使三锥水介旋流器实现高效分选。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导,开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比,从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟,该模块采用网格叠加技术,模拟熔融状态下金属锡的挤出,其中忽略了惯性和重力影响的三维计算,对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力,且由于金属具有超高流动性,在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备,通过实验验证设备的可行性,最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

基于改进炕洞构造形式的大花洞火炕热舒适度

为了解决普遍存在的炕面温度极不均匀,热舒适度差的问题。将火炕从进烟口到出烟口的整个炕体作为研究对象,利用VENT技术对大花洞火炕的烟气流场分布、涡流状况进行模拟分析,对其烟道进行优化设计,得出两种优化设计模型,明显改善了现状火炕的烟气流场分布,大幅减少了涡流区面积,使更大范围的烟道炕洞、炕面板能够接触到高温烟气进而吸蓄、存贮、释放烟气热量,大幅提升了火炕热舒适度,也为火炕的优化设计提供了一种新的技术方法。