检索结果-内蒙古大学图书馆

中国海洋平台 2018年第4期33卷 59-65页

作者：许承炜陈建义董腾贾中会张西兆中国石油大学(北京)重质油国家重点试验室北京102249

采用2种筒体入口结构(0#,1#),以空气和水为介质对管柱式气液分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclones,GLCC)液相分离效率进行试验研究。结果表明:GLCC的效率变化可划分为2个区域:无液滴带出区和液滴带出区。分析认为引入表示气相、液相... 详细信息

采用2种筒体入口结构(0#,1#),以空气和水为介质对管柱式气液分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclones,GLCC)液相分离效率进行试验研究。结果表明:GLCC的效率变化可划分为2个区域:无液滴带出区和液滴带出区。分析认为引入表示气相、液相流量变化关系的组合准数S有助于反映分离效率的变化规律。将效率等价为气相出口管液滴携带率,建立GLCC液滴携带曲线分区模型,包含携带初始区、线性带出区、旋流过渡区和稳定带出区。采用双曲正切函数得到0#入口结构液滴携带曲线关联式,相应的效率误差在1%以内。利用1#入口结构试验数据对该方法进行验证,相应的效率误差在1.5%以内,说明该方法对GLCC效率问题适用性较好,满足工程设计需求。

关键词：管柱式气液分离器气液两相流测量模型公式化

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矩形入口喷嘴高宽比对管柱式气液分离器性能的影响研究

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能源化工 2023年第5期44卷 45-51页

作者：杨志鹏李强李庆领青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061 青岛科技大学气候变迁与能源可持续发展研究院山东青岛266061

介绍了管柱式气液分离器的优点及应用范围,在保持入口矩形喷嘴面积不变的条件下,利用数值模拟的方法研究确定分离器分离性能最优的矩形入口喷嘴的高宽比,为管柱式气液分离器的设计与优化提供一定的指导。结果表明,在喷嘴面积一定、矩形... 详细信息

介绍了管柱式气液分离器的优点及应用范围,在保持入口矩形喷嘴面积不变的条件下,利用数值模拟的方法研究确定分离器分离性能最优的矩形入口喷嘴的高宽比,为管柱式气液分离器的设计与优化提供一定的指导。结果表明,在喷嘴面积一定、矩形高宽比为2.5时,入口切向速度最大,入口筒体截面上液相体积分数最大,分离器的分离效率最高。在较高黏度下,矩形入口喷嘴高宽比为2.5时管柱式气液分离器的分离效果最好。但针对压降分析,矩形入口喷嘴高宽比为3.5时的压降最小。综合分离器分离效率与压降的影响,确定管柱式分离器最优的矩形入口喷嘴高宽比为2.5。

关键词：管柱式气液分离器入口喷嘴高宽比分离效率数值模拟

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深海管柱式气液分离器的相似分析及模化实验设计

深海管柱式气液分离器的相似分析及模化实验设计

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全国第十二届非均相分离学术交流会暨2015厦门台湾两地过滤与分离技术交流大会

作者：董腾陈建义路远仇晨李清平中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室中国北京102249 宁波威瑞泰墨赛多相流仪器设备有限公司中国宁波315806 中国海洋石油研究总院中国北京100010

在深海油气田开发过程中,传统重力分离技术由于庞大笨重,应用受到限制.管柱式气液分离器(简称GLCC)是由TULSA大学研发的一种高效分离装置,它体积小巧、操作维护简便,其优势在深海环境表现得尤为突出.GLCC分离机理研究还未成熟,在变工况... 详细信息

在深海油气田开发过程中,传统重力分离技术由于庞大笨重,应用受到限制.管柱式气液分离器(简称GLCC)是由TULSA大学研发的一种高效分离装置,它体积小巧、操作维护简便,其优势在深海环境表现得尤为突出.GLCC分离机理研究还未成熟,在变工况下的分离性能还缺乏准确的预测方法.本文从相似理论的角度系统分析了GLCC的分离性能.首先建立了表征GLCC内部气液相流动气液相运动方程、击碎方程以及液滴运动方程.并通过方程分析推导了相应准数,即Re、Eu、 We以及St等准数.在此基础上,结合实验经验引入了表征气液相不稳定性以及液滴破碎的Oh数等.通过对这些准数的定性分析,得出了表征GLCC分离压降的准数关系式Eug=f(Reg, Rel),以及表征分离效率的准数关系式E=f(N,Rel,Fr).在调研工业现场数据的基础上,设计了能够涵盖大多数工业现场准数范围的实验模型.

关键词：深海油气田管柱式气液分离器结构设计分离性能

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底流口直径对管柱式气液分离器流动与分离特性影响研究

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武汉工程大学学报 2024年第6期46卷 681-686页

作者：林纬邱心缘汪威向晋姚晨郑小涛徐建民喻九阳武汉工程大学机电工程学院湖北武汉430205 化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室湖北武汉430205

为提高管柱式气液分离器(GLCC)的分离效率,在经典气液分离器基础结构上改变GLCC的结构参数以及工况,并采用Fluent软件,基于欧拉多相流模型和Multi-Fluid VOF模型,通过自定义函数对分离器内流场进行数值模拟,监控底流口液相质量流率,分... 详细信息

为提高管柱式气液分离器(GLCC)的分离效率,在经典气液分离器基础结构上改变GLCC的结构参数以及工况,并采用Fluent软件,基于欧拉多相流模型和Multi-Fluid VOF模型,通过自定义函数对分离器内流场进行数值模拟,监控底流口液相质量流率,分析在不同入口气液相流量和底流口直径下GLCC分离效率的变化规律。研究结果表明:减小底流口直径有利于提升GLCC的分离效率,其中底流口直径为18 mm时分离效率较高,且都在80%以上;底流口液相质量流率的振荡具有周期性变化且不同底流口直径的气液两相流型的周期性流动行为与底流口液相质量流率变化密切相关,因此可以通过监测底流口液相质量流率实现对GLCC中气液两相流态的动态捕捉,进而提高GLCC分离效率。

关键词：管柱式气液分离器 Multi-fluid VOF模型底流口直径气液两相流流型

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深海管柱式气液分离器结构优化模拟研究

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中国海洋平台 2016年第2期31卷 55-61页

作者：许如敏陈建义王婉琳许承炜仇晨李清平中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249 宁波威瑞泰默赛多相流仪器设备有限公司浙江宁波315806 中国海洋石油研究总院北京100010

针对深水的管柱式气液分离器(GLCC),基于CFD方法优化了其主要结构尺寸,确定了最佳入口位置、最优入口角度和最适宜的筒体长径比等。针对优化结构,进一步考察了操作液位对GLCC分离性能的影响。通过研究发现:在较低入口速度时,操作液位对... 详细信息

针对深水的管柱式气液分离器(GLCC),基于CFD方法优化了其主要结构尺寸,确定了最佳入口位置、最优入口角度和最适宜的筒体长径比等。针对优化结构,进一步考察了操作液位对GLCC分离性能的影响。通过研究发现:在较低入口速度时,操作液位对分离效率影响不大;而当入口速度较高时,操作液位对分离效率有很大影响且存在最优液位值。当入口油相体积含量较低时,较低的液位对分离更有利;而当入口油相体积含量大于6%、液位在h=500mm^700mm时,均能保持较高的分离效率。

关键词：管柱式气液分离器结构优化分离效率液位数值模拟

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管柱式气液旋流分离器液膜厚度的空间分布特性

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化工学报 2020年第11期71卷 5216-5225页

作者：王亚安陈建义叶松宋占荣韩明珊杨洋中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249

管柱式气液旋流分离器(GLCC)是一种耦合离心力与重力的分离设备,其上部筒体内旋流液膜的分布特征显著影响其分离性能。液膜厚度作为该旋流液膜的关键参数,掌握其分布规律可为理解液膜的流动机制奠定基础。利用纽扣式电导传感器测量了GLC... 详细信息

管柱式气液旋流分离器(GLCC)是一种耦合离心力与重力的分离设备,其上部筒体内旋流液膜的分布特征显著影响其分离性能。液膜厚度作为该旋流液膜的关键参数,掌握其分布规律可为理解液膜的流动机制奠定基础。利用纽扣式电导传感器测量了GLCC上部筒体内的液膜厚度,通过改变入口气液相流量、入口喷嘴尺寸,系统地研究了其空间分布特性。结果表明,操作参数一定时,液膜厚度沿轴向向上趋于减小;在某一轴向位置,液膜厚度随入口气量的增大呈现“S”形分布,随入口液量的增大而近线性增大;此外,入口喷嘴尺寸对液膜厚度的分布影响显著:在不同的轴向位置,不同尺寸喷嘴对应的液膜厚度间的大小存在差异。液膜厚度随气液量的变化规律证明液膜逃逸是GLCC液相分离效率降低的直接原因,而喷嘴尺寸对液膜厚度沿轴向分布的影响则反映了GLCC旋流效应与重力效应间的相互作用。

关键词：管柱式气液分离器气液两相流电导探针液膜厚度分布

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管柱式气液旋流分离器气相分离性能实验研究

管柱式气液旋流分离器气相分离性能实验研究

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作者：贾中会中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

深海油气田的开发使油气分离设备的重要性凸显,海底油气分离能够显著降低开采成本,减少水合物生成,延长输运距离。传统的容积式气液分离器由于体积笨重,制造成本高昂,在深海环境下应用受到限制。管柱式气液分离器（Gas-Liquid Cylindric... 详细信息

深海油气田的开发使油气分离设备的重要性凸显,海底油气分离能够显著降低开采成本,减少水合物生成,延长输运距离。传统的容积式气液分离器由于体积笨重,制造成本高昂,在深海环境下应用受到限制。管柱式气液分离器（Gas-Liquid Cylindrical Cyclone,简称GLCC）具有无内构件、结构紧凑、易于操作等特点,在海洋石油开采领域展现出良好工业应用前景。但GLCC内部气液两相流动复杂多变,目前还缺少能够准确预测分离性能的方法。本文重点关注GLCC气相分离性能,改变入口喷嘴结构和液相物性,利用实验方法对GLCC下部筒体流型和液相出口管含气率的变化规律进行研究,主要结论如下:（1）对空气-水两相体系,下部筒体流型可划分为无气核、不稳定气核、稳定气核和下凹气核四种,流型的变化主要受液相流量的影响。对于液相介质为导热油和甘油溶液时,由于导热油自身的颜色和甘油溶液的发泡现象,无法对其流型进行直接观察。（2）喷嘴结构影响进入GLCC的气液相速度,在截面积最小的3#喷嘴下,液相出口管含气率随液相速度增大出现先增大后减小的情况。进入分离器筒体的液相速度增大到一定程度后,旋流强度增大,气泡的旋流分离作用大于液相携带作用,气泡的带出开始减少。（3）对于水和导热油,提出无量纲准数S来反映液相出口管含气率的变化规律;对于甘油溶液,引入无量纲准数S*来描述液相出口管含气率变化规律。得到的计算公式对于液相出口管含气率的预测最大误差分别为15%和10%,满足工业应用的需要。

关键词：管柱式气液分离器流体物性入口尺寸液相出口含气率无量纲准数

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GLCC上部筒体气液流动控制及分离机理研究

GLCC上部筒体气液流动控制及分离机理研究

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作者：周宇航中国石油大学(北京)

学位级别：博士

管柱式气液分离器（GLCC）是油气水下生产系统中的重要设备。传统GLCC工作时,如发生来流工况超出工作域的情况,极易发生液相带出（LCO）现象,从而造成液相分离效率下降。为解决这一问题,提高设备的鲁棒性,需厘清气液分离机理,并实现流... 详细信息

管柱式气液分离器（GLCC）是油气水下生产系统中的重要设备。传统GLCC工作时,如发生来流工况超出工作域的情况,极易发生液相带出（LCO）现象,从而造成液相分离效率下降。为解决这一问题,提高设备的鲁棒性,需厘清气液分离机理,并实现流动控制。本文以工业缩尺GLCC为实验主体,以主动调控上行旋流液膜流型为切入点,通过实验观测及数值模拟的方法,对上部筒体内的液膜流动参数、流型转变、倾斜入口管与上部筒体内流型的对应关系以及向上双入口GLCC的控制策略分析进行了研究,得到了以下结果: （1）运用PIV测得了单入口GLCC上部筒体的液膜切向速度v_t、轴向速度va分布,并建立了液膜速度随入口气液量变化的半经验公式,为后续壁面摩擦系数和气液界面摩擦系数的计算提供了依据。（2）根据课题组前人测得的液膜厚度及本文测得的液膜速度并基于气液两相动量分析,得到了壁面液膜和气液界面的摩擦系数关联式。（3）基于最小气液界面剪应力理论建立了一种流型转变判别模型,用以判断旋环流和搅混流之间的转变。经实验验证,该模型与实验结果吻合较好。进一步,为简化模型计算过程,结合流型与分离性能间的关系,建立了基于液膜速度vl和液膜旋流数Sw的流型转变经验关联式。（4）分别以水、甘油溶液、T55导热油为液相介质,观测了向上双入口GLCC倾斜入口管内的气液流型、上部筒体内的液膜流型,并对流型进行了详细描述和划分。重点分析了液相介质对流型的影响规律:液相介质为甘油溶液时,粘度增大,倾斜入口管内整体呈现分层流范围缩小的趋势,即预分离效果变差,上部筒体内液体增多,液膜不稳定性增强,出现过渡流甚至是搅混流;液相介质为T55导热油时,上部筒体内出现环状流流型,且旋环流流型范围缩小,同时有明显的气相携液现象。建立了倾斜入口管内的气液流型与上部筒体内的液膜流型的对应关系,揭示了向上双入口GLCC的液相分离性能变化规律,并建立了一个计算压降的经验模型。（5）基于“改结构-调流型-控带液”的创新设想,提出了一种新型的向上分支的双入口GLCC控制策略。实验观测发现,随着支路流通面积比的减小,倾斜管主路入口附近液膜切向速度变大,旋流强度增大。支路附近及支路以上区域液膜轴向速度变化趋于平稳,这有利于液膜的分离。利用数值模拟解释了构效关系,通过对比气液量分配比及流迹线发现,可依据工况设定最佳流量分配比、调整竖直筒体内液膜流型,从而提高分离效率。（6）以球阀为例,数值模拟分析了流通面积比与流量变化的关系,得到了阀门调节开度、流通面积比、压降、流通气液量及阻力系数的对应关系,为流量调节提供了依据。这种新型的向上双入口GLCC控制策略拥有广泛的应用前景。

关键词：管柱式气液分离器液膜流型气液相分配比流动控制

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同井注采生产系统适应性分析

同井注采生产系统适应性分析

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作者：焦平格西安石油大学

学位级别：硕士

同井注采工程技术颠覆了传统的高含水井开发模式,减少了举升、收集、运输的能耗,降低了地面污水的处理量。但目前大多数文献只对同井注采井下分离设备结构等进行优化模拟,论文通过建立同井注采各个子系统模型,计算分析现场含水井同井注... 详细信息

同井注采工程技术颠覆了传统的高含水井开发模式,减少了举升、收集、运输的能耗,降低了地面污水的处理量。但目前大多数文献只对同井注采井下分离设备结构等进行优化模拟,论文通过建立同井注采各个子系统模型,计算分析现场含水井同井注采的合理性和适应性,完善矿场设计方法。本文在现有的研究基础上分析对比了同井注采工艺方案以及井下生产系统设计的开发方式,利用VB编程开发出一套“井下同井注采气液分离生产系统”软件,该系统主要针对井下气液分离子系统和电潜泵子系统进行了特征分析优选。利用软件计算出GLCC(管柱式气液分离器)流体动力行为曲线,包括平衡液位、气水界面、临界溢流持液率、工作包络面以及整个GLCC的压降来分析分离器是否满足要求,并根据分离效率为后续选泵做准备;分析了同井注采生产系统适应性,分析生产层气液同产的开采规律以及对该工艺的影响因素,最后对不同井深对同井注采工艺的影响进行了对比,并画出产水气井下不同分离器分离效率以及不同电潜泵效率最大化相应图版分析。结果表明,在注采方式上浅井高产水更适用采上注下,深井高产水更适用采下注上;影响分离效率的分离器结构参数从高到低依次是:分离器直径>分离器上半部长度>分离器入口管直径;产量随着井底流压的增大逐渐减小,井底流压越小,产气量变化越小,产液量变化越大;产液量和产气量的增大,分离效率更好;低产水井类型不适用于同井注采工艺,对于高产水井的应用有很大的经济效用。

关键词：同井注采生产系统分离效率泵工作效率管柱式气液分离器

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深海GLCC分离器入口喷嘴结构改进实验研究

深海GLCC分离器入口喷嘴结构改进实验研究

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作者：路远中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

油气水多相分离是水下油气开采的重要环节,传统的重力分离器体积庞大、设备笨重、投资高,在该场合缺陷明显。近年来,一种新型管柱式气液分离器（Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Separator,简称GLCC）因其结构紧凑轻巧、操作简单等特点... 详细信息

油气水多相分离是水下油气开采的重要环节,传统的重力分离器体积庞大、设备笨重、投资高,在该场合缺陷明显。近年来,一种新型管柱式气液分离器（Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Separator,简称GLCC）因其结构紧凑轻巧、操作简单等特点,受到越来越多关注。入口结构对GLCC分离性能影响显著,本文选取常温常压下空气-水两相介质,基于相似分析方法,对比研究了不同形式和尺寸入口喷嘴（一种新月形和三种矩形）对GLCC分离性能的影响,主要结论如下:（1）对影响GLCC分离性能的相关参数进行无量纲化分析,确定了表征分离效率和分离压降的准则关系式,即E=f（N,Rel）和Eug=f（Reg,Rel,Frg）,重点介绍了无量纲数中特征长度和特征速度的选取原则。（2）实验中分别对垂直上升管段和入口倾斜管段流型进行观测,并与现有经典的的Hewitt和Mukherje流型图进行对照,吻合度较好。入口喷嘴对GLCC筒体气相空间流型影响显著,但是对垂直上升管段和入口倾斜管段流型影响不大。基于筒体气相空间流型分布加深了对液滴挟带机理的理解。（3）实验中将GLCC操作范围分为两个区域:无液滴挟带区和液滴挟带区。在无液滴挟带区,分离效率不随气液相综合特征数N变化,始终为100%,而在液滴挟带区,分离效率随N值增加先急剧下降,最后趋于稳定,达到下限值Emin,如0#和1#喷嘴分离效率曲线。实验得出,相同截面积下,矩形入口喷嘴分离效率明显优于新月形入口喷嘴,2#入口喷嘴结构最优。实验中还提出了一种准确判定GLCC液相挟带起始点（Liquid Carry Over,简称LCO）的新判据。最后,基于统计学中Rose-response模型建立了分离效率计算模型,对确定GLCC操作范围有重要指导意义。（4）不同入口喷嘴GLCC分离压降变化规律基本相同,欧拉数Eug随气相雷诺数Reg增大而指数减小,随液相雷诺数Rel增大而线性增加。实验中基于欧拉数与气液相雷诺数、气相弗鲁德数之间的关联,建立了统一表征不同入口喷嘴GLCC分离压降计算模型。分离效率和分离压降计算模型计算值与实验值吻合度较好,对后续GLCC相似放大和工程应用具有指导意义。

关键词：管柱式气液分离器入口喷嘴筒体流型分离效率压降相似放大

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