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单级井下旋分器实验研究

作　者: 李鑫
导　师: 李枫；魏纪德
学　校: 东北石油大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 井下旋分器结构设计数值模拟同井注采分离效率
分类号: TE937
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

论文介绍了水力旋分器的发展、旋分器在油田上的应用、井下旋流分离器特点及旋流分离器应用于井下的工艺技术前景。井下油水分离系统采用螺杆泵与旋流分离器相结合的形式,是一种上采下注抽吸结构模式的新型油水处理方法,解决采出液含水高,地面油水处理量大等问题。经过对井下油水旋分器结构参数及操作参数的分析与研究,确定了井下旋分器的主要结构参数。利用FLUENT数值模拟软件对井下旋分器进行仿真研究,并最终确定最佳的分流比范围,为课题的研究节省了实验时间和实验经费。研究表明,入口含油量在一定范围内变化时,其分离效果没有明显变化。为了保证整个系统的安全性及较长的使用寿命,本文对主要管柱零件进行了受力分析。完成了在不同分流比下井下旋分器的室内实验,结果表明,旋分器在分流比为25%时,分离效率和综合分离效率最高,分离效率可达99.7%(平均值)。最后,进行了油田现场实验。从系统在井下连续运行的数据来看,实施同井注采后,采出液的含水率下降了7个百分点,生产实践149天中,累计减少采出水量14115.81m~3。该项技术的应用可以解决高含水油田开发过程中油井采出液含水量高、分离工作量大的问题,解决因注水带来的巨大经济损失和能量消耗,是一项很有前途的技术工艺。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 本文研究背景  10
  1.2 旋分器的发展  10-11
  1.3 旋分器在油田上的应用  11-13
  1.4 井下旋流分离器特点  13-14
  1.5 井下旋流分离器的展望  14
  1.6 本文主要研究内容及应用价值  14-16
第二章井下油水分离系统组成  16-25
  2.1 井下油水分离系统组成及工作原理  16-22
    2.1.1 螺杆泵井下油水分离系统  16-20
    2.1.2 潜油电泵井下油水分离系统  20-21
    2.1.3 柱塞泵井下油水分离系统  21-22
  2.2 井下油水分离器系统注意事项  22-24
    2.2.1 回注层的选取  22-23
    2.2.2 驱动装置日常维护与保养  23
    2.2.3 对系统的监控  23-24
  小结  24-25
第三章分离系统的选择及旋分器设计  25-36
  3.1 井下油水分离系统的选定  25
  3.2 井下旋分器的主要结构参数对其工作影响  25-30
    3.2.1 主直径对旋分器的影响  25-26
    3.2.2 溢流管的长度及直径对旋分器的影响  26-27
    3.2.3 长度及锥角度对旋分器的影响  27-29
    3.2.4 尾管长度对旋分器的影响  29
    3.2.5 尾管结构对旋分器的影响  29-30
  3.3 井下水力旋分器的主体结构设计  30-34
    3.3.1 设计方法  30-31
    3.3.2 入口结构设计  31
    3.3.3 溢流嘴结构设计  31-32
    3.3.4 旋流腔长度的确定  32-33
    3.3.5 锥角α及θ的确定  33
    3.3.6 尾管长度的确定  33
    3.3.7 底流口直径的确定  33
    3.3.8 大锥段长度及小锥段长度的优选  33
    3.3.9 动密封装置的选用  33-34
    3.3.10 总体设计  34
  3.4 井下用旋分器的制造技术要求  34-35
    3.4.1 内部表面粗糙度要求  34
    3.4.2 要有足够的位置精度和形状精度  34-35
    3.4.3 耐磨及耐腐蚀要求  35
    3.4.4 制造方法尽量简单，经济评估合理  35
  小结  35-36
第四章井下油水旋分器及系统重要部件的数值模拟  36-46
  4.1 控制方程  36-37
  4.2 井下实态条件下数值模拟  37-39
    4.2.1 模拟井井况及介质物性参数  37
    4.2.2 模型简化及网格划分  37-38
    4.2.3 数值解法  38
    4.2.4 边界条件设定  38
    4.2.5 多相流模型的选择  38-39
  4.3 旋分器不同工况条件下数值模拟结果对比分析  39-40
    4.3.1 不同分流比油相浓度分布对比  39-40
    4.3.2 不同入口液含油浓度油相浓度分布对比  40
  4.4 系统部件使用寿命计算及受力模拟  40-45
    4.4.1 轴承寿命计算  40-42
    4.4.2 部件受力校核  42-45
  小结  45-46
第五章井下旋分器室内实验研究  46-52
  5.1 实验装置建立  46-47
    5.1.1 实验系统  46
    5.1.2 实验样机  46
    5.1.3 实验物料  46-47
  5.2 室内实验方案  47-48
    5.2.1 实验方案  47
    5.2.2 实验流程  47
    5.2.3 实验方法及规范  47-48
  5.3 井下旋分器的最佳分流比的确定  48-49
  5.4 井下旋分器入口液含油量不同对分离效率的影响  49-50
  5.5 井下旋分器入口液乳化对分离效率的影响  50-51
  小结  51-52
第六章井下油水分离同井注采系统现场应用  52-55
  6.1 现场实施井的选择  52
  6.2 现场井况分析  52-53
  6.3 工艺流程  53-54
  6.4 油田现场应用效果  54
  小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
发表文章目录  60-61
致谢  61-62
论文摘要  62-71

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