波紋板聚結(jié)器是油田油水分離裝置的重要設(shè)備。隨著我國三次采油行業(yè)的迅速發(fā)展,原油采出液的物化性質(zhì)發(fā)生很大變化,主要表現(xiàn)在原油在水中的乳化程度和穩(wěn)定性的增強。現(xiàn)有油水分離裝置的除油效率變低,要求開發(fā)適合采出液特點的油水分離器。 本文從考察設(shè)備的流動特性入手,研究了不同內(nèi)構(gòu)件與流場分布之間的關(guān)系,篩選出性能*的穩(wěn)流構(gòu)件,為分散相在連續(xù)相中的浮升與聚結(jié)提供更有利的流場條件,從而優(yōu)化油水分離設(shè)備的結(jié)構(gòu),提高油水分離器的分離效率。 本文利用CFD軟件,系統(tǒng)模擬了油水分離器各種內(nèi)構(gòu)件流場分布規(guī)律,并對計算結(jié)果進行了對比分析,篩選出了性能*的內(nèi)構(gòu)件。模擬計算結(jié)果表明: (1)入口構(gòu)件可有效改善分離器內(nèi)流場的分布狀況,減緩了入口流體對分離器內(nèi)流體的沖擊,使分離器內(nèi)部流場更接近柱塞流動,更有利于油水兩相的分離。其中離心式入口構(gòu)件較其他構(gòu)件綜合性能更*,可優(yōu)先選擇。(2)流體經(jīng)過布液板后,明顯改善了流場的分布狀況,有效抑制了漩渦和返混的產(chǎn)生。 采用拉格朗日兩相流模型,對油滴的浮升過程進行了模擬計算,考察了油滴粒徑、分離器負荷與分離效率之間的關(guān)系。模擬結(jié)果表明:(1)油滴在分離器中的停留時間增加,其分離效率逐漸增大。當采出液中油滴的粒徑較小(10μm)時,單靠油滴的浮升過程很難實現(xiàn)油水兩相的分離。(2)可以采用在分離器內(nèi)部加裝聚結(jié)填料的方法,改變分離器內(nèi)部的流動狀況,增加油滴的碰撞聚并被填料捕獲的機會,從而提高油水分離效率。 波紋板聚結(jié)器數(shù)值模擬結(jié)果表明,聚結(jié)填料彼此相鄰的流體通道交錯貫通,使得填料內(nèi)部流體交錯流動,大大增加了油滴的聚結(jié)機率,提高了油水分離效率;另外在聚結(jié)填料后方加大穩(wěn)流空間,更有利于提高油水兩相的分離。