脈動進料氣液旋流分離器分離性能分析

楊 容侯勇俊盧廣榮

目前,我國鉆井液的固相控制主要特點是淺地層需要處理的鉆井液流量大;深地層需要處理的鉆井液流量小,黏度高,并且隨著鉆井工藝水平的不斷提高,傳統(tǒng)鉆井振動篩已不能滿足實際的工程需要。

挪威CUBILITY AS 公司發(fā)明了Mud Cube 固相控制系統(tǒng)[1],利用帶式真空過濾與高頻微振的復合作用實現(xiàn)固液分離,可以將排出鉆屑的含液率從傳統(tǒng)振動篩的80%以上降低到40%以下,篩網下氣液混合物,通過重力分離實現(xiàn)氣液分離,通過二級過濾實現(xiàn)油霧分離,但該系統(tǒng)成本高,易損件壽命短,功耗大。 丹尼爾·蓋·波默洛[2]提出了在傳統(tǒng)鉆井液振動篩的篩網下部復合真空作用,強化振動篩的固液分離能力,大幅降低排出鉆屑的含液量,并通過重力分離原理實現(xiàn)氣液分離,但其真空大小受振動篩的振動參數限制,不能太大,因此難以充分發(fā)揮真空對鉆屑的干燥作用。 侯勇俊等[3-5]提出的脈動負壓振動設備如圖1,通過壓縮空氣脈動噴射在篩面下產生脈沖負壓,可充分發(fā)揮負壓對鉆屑的干燥作用;噴射泵排出的氣液混合物通過旋流器實現(xiàn)氣液分離,很顯然,進入旋流器的氣液混合物壓力是脈動的,旋流器的氣液分離性能及變化規(guī)律需要深入研究。

圖1 脈動進料旋流分離器局部視圖Fig.1 Local view of the pulsating feed cyclone separator

楊兆銘等[6]設計了一種二級旋流氣液分離裝置,通過 CFD 和試驗結合的方法對簡化的分離裝置內部流場的非對稱性進行分析,發(fā)現(xiàn)入口面積和升氣管的大小會影響旋流流場的穩(wěn)定性?！?br>