油水分离器的杯形对油水分离效果实验研究
2010-08-31韩洪升林浩然刘景宇安明飞
韩洪升,林浩然,刘景宇,安明飞
(大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆163318)
油水分离器的杯形对油水分离效果实验研究
韩洪升,林浩然,刘景宇,安明飞
(大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆163318)
针对大庆油田产油高含水背景,研究利用油水分离器对井下油水进行分离,使其达到直接回注的要求,达到节能降耗的目的。而不同杯形的油水分离器油水分离效果不同。在室内进行模拟井筒抽油实验,在相同含水率的条件下,对不同杯形的油水分离器分别进行采出油含水率比较,从中优选出具有分离效果较好的杯形的油水分离器。实验结果表明:倾角六十度、十二棱形的油水分离器分离效果较好。
油水分离器;油水分离效果;倾角;棱数;沉降杯
国内外对多杯等流型气锚的脱气效率进行了大量的研究,利用类似的分离原理,开发设计出油水分离器,对油水两相进行分离[1],但目前没有对油水分离效率及其影响因素进行研究[2],因此,该研究拟从理论和实验两个方面对油水分离器的油水分离效率及其影响因素进行研究[3],并从所设计的油水分离器中优选出分离效果较好的。
1 影响因素理论分析
1.1 油水分离器结构对油水分离效率的影响
(1)沉降杯倾角(图1)。油水在两个上下平行放置的沉降杯之间实现分离,在两个沉降杯之间形成不同倾角的流动空间,油水之间存在密度差,因此油滴向上运动。在图1中,油滴在倾角θ较大的沉降杯中的上升速度要明显大于在倾角θ较小的沉降杯中的上升速度,降低了水对油滴的携带能力。也就是说倾角越大越有利于油水分离。
(2)沉降杯棱数。图1中的棱角,把两个沉降杯之间的分离空间分隔成若干个独立空间。棱数多,沉降杯内相对的独立空间多,进入杯子的流速相同时,容积越小,液体流动越稳定,越容易静止。
图1 油水分离器沉降杯示意图
在含水率相同时,对于相同倾角的油水分离器,棱数越多,液体与杯子接触的面积越多,则粘滞力越大,液体越容易静止,从而促进油水分离。
2 油水分离实验
实验装置见图2。按照图2所示,通过油量和水量调节阀配比所需的含水率,经过螺杆泵进入搅拌器搅拌使其充分乳化;经过搅拌后的油水乳状液进入装有油水分离器的套管,在套管内利用油水分离器实现油水分离;套管及搅拌器旁通的出液直接注入油水沉降罐。通过处理后液量调节阀调节分离后的液量,含水率利用分光光度计测量;实验中采用单向流程以保证油水乳状液在油水沉降罐中分离。
图2 油水分离实验装置流程图
2.1 倾角对油水分离效果的影响
实验中研究了在含水率为90%的油水乳状液中 ,沉降杯倾角分别为 30°、45°、60°且棱数均为 9 的油水分离器油水分离效率与在沉降杯内停留时间的关系,结果见图3所示。
图3 三种倾角分离器分离效果与停留时间关系
2.2 沉降杯棱数对分离效果的影响
在含水率为90%的油水乳状液中,选用沉降杯棱数分别为6、9、12且沉降杯倾角均为45°的三种油水分离器,测量其油水分离效率与在沉降杯内停留时间的关系,结果见图4所示。
3 实验结论
油水分离器沉降杯的构造直接影响油水两相在沉降杯内的流动情况,进而影响油水分离效率。文中理论分析与试验结果有较好的吻合性。所设计的油水分离器中:相同棱数的油水分离器,沉降杯倾角为60°的油水分离器分离效果较好;相同倾角的油水分离器,沉降杯棱数为12棱的油水分离器分离效果较好。
图4 三种棱数分离器分离效果与停留时间关系
[1]杨树人,汪岩,王春生,等.多杯等流型气锚的水力设计[J].大庆石油学院学报,2006,30(3):34-35
[2]邵建萍,牛宝荣.井下油水分离技术综述[J].国外油田工程,2006,22(9):16-17
[3]冯斌,艾之久.井下油水分离器研制[J].国外石油机械,1995,6(4):41-45
编辑:李金华
TE877
A
1673-8217(2010)01-0120-02
2009-08-28
韩洪升,教授,1950年生,1981年获大庆石油学院硕士学位,现主要从事复杂流体流动方面的研究。
