油水分離器的杯形對油水分離效果實驗研究

韓洪升,林浩然,劉景宇,安明飛

(大慶石油學院提高油氣采收率教育部重點實驗室,黑龍江大慶163318)

油水分離器的杯形對油水分離效果實驗研究

韓洪升,林浩然,劉景宇,安明飛

(大慶石油學院提高油氣采收率教育部重點實驗室,黑龍江大慶163318)

針對大慶油田產油高含水背景,研究利用油水分離器對井下油水進行分離,使其達到直接回注的要求,達到節能降耗的目的。而不同杯形的油水分離器油水分離效果不同。在室內進行模擬井筒抽油實驗,在相同含水率的條件下,對不同杯形的油水分離器分別進行采出油含水率比較,從中優選出具有分離效果較好的杯形的油水分離器。實驗結果表明:傾角六十度、十二棱形的油水分離器分離效果較好。

油水分離器;油水分離效果;傾角;棱數;沉降杯

國內外對多杯等流型氣錨的脫氣效率進行了大量的研究,利用類似的分離原理,開發設計出油水分離器,對油水兩相進行分離[1],但目前沒有對油水分離效率及其影響因素進行研究[2],因此,該研究擬從理論和實驗兩個方面對油水分離器的油水分離效率及其影響因素進行研究[3],并從所設計的油水分離器中優選出分離效果較好的。

1 影響因素理論分析

1.1 油水分離器結構對油水分離效率的影響

(1)沉降杯傾角(圖1)。油水在兩個上下平行放置的沉降杯之間實現分離,在兩個沉降杯之間形成不同傾角的流動空間,油水之間存在密度差,因此油滴向上運動。在圖1中,油滴在傾角θ較大的沉降杯中的上升速度要明顯大于在傾角θ較小的沉降杯中的上升速度,降低了水對油滴的攜帶能力。也就是說傾角越大越有利于油水分離。

(2)沉降杯棱數。圖1中的棱角,把兩個沉降杯之間的分離空間分隔成若干個獨立空間。棱數多,沉降杯內相對的獨立空間多,進入杯子的流速相同時,容積越小,液體流動越穩定,越容易靜止。

圖1 油水分離器沉降杯示意圖

在含水率相同時,對于相同傾角的油水分離器,棱數越多,液體與杯子接觸的面積越多,則粘滯力越大,液體越容易靜止,從而促進油水分離。

2 油水分離實驗

實驗裝置見圖2。按照圖2所示,通過油量和水量調節閥配比所需的含水率,經過螺桿泵進入攪拌器攪拌使其充分乳化;經過攪拌后的油水乳狀液進入裝有油水分離器的套管,在套管內利用油水分離器實現油水分離;套管及攪拌器旁通的出液直接注入油水沉降罐。通過處理后液量調節閥調節分離后的液量,含水率利用分光光度計測量;實驗中采用單向流程以保證油水乳狀液在油水沉降罐中分離。

圖2 油水分離實驗裝置流程圖

2.1 傾角對油水分離效果的影響

實驗中研究了在含水率為90%的油水乳狀液中 ,沉降杯傾角分別為 30°、45°、60°且棱數均為 9 的油水分離器油水分離效率與在沉降杯內停留時間的關系,結果見圖3所示。

圖3 三種傾角分離器分離效果與停留時間關系

2.2 沉降杯棱數對分離效果的影響

在含水率為90%的油水乳狀液中,選用沉降杯棱數分別為6、9、12且沉降杯傾角均為45°的三種油水分離器,測量其油水分離效率與在沉降杯內停留時間的關系,結果見圖4所示。

3 實驗結論

油水分離器沉降杯的構造直接影響油水兩相在沉降杯內的流動情況,進而影響油水分離效率。文中理論分析與試驗結果有較好的吻合性。所設計的油水分離器中:相同棱數的油水分離器,沉降杯傾角為60°的油水分離器分離效果較好;相同傾角的油水分離器,沉降杯棱數為12棱的油水分離器分離效果較好。

圖4 三種棱數分離器分離效果與停留時間關系

[1]楊樹人,汪巖,王春生,等.多杯等流型氣錨的水力設計[J].大慶石油學院學報,2006,30(3):34-35

[2]邵建萍,牛寶榮.井下油水分離技術綜述[J].國外油田工程,2006,22(9):16-17

[3]馮斌,艾之久.井下油水分離器研制[J].國外石油機械,1995,6(4):41-45

編輯:李金華

TE877

A

1673-8217(2010)01-0120-02

2009-08-28

韓洪升,教授,1950年生,1981年獲大慶石油學院碩士學位,現主要從事復雜流體流動方面的研究。