检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王华青岛科技大学

学位级别：硕士

在深海油气开采的过程中,确保气液分离的持续稳定进行是减少资源浪费的必要条件。管柱式气液旋流分离器(Gas-liquid Cylindrical Cyclone,简称GLCC)依靠其简单紧凑的结构布局、可靠的分离性能以及简捷的操作,能够有效化解这一难题。故... 详细信息

在深海油气开采的过程中,确保气液分离的持续稳定进行是减少资源浪费的必要条件。管柱式气液旋流分离器(Gas-liquid Cylindrical Cyclone,简称GLCC)依靠其简单紧凑的结构布局、可靠的分离性能以及简捷的操作,能够有效化解这一难题。故而本文通过筒体结构的改进,获取相较传统结构形式装置更高的分离效率以及更低的压降数值,从而为现场推广应用提供指导与参考。首先,本文针对GLCC近年来结构优化以及数值模拟方面的研究工作做了详细梳理,明确了装置各部分组成结构以及性能评价指标;对入口管的结构形式以及数量的研究做出详细介绍;通过筒体分区概念的解读指明了气泡区以及液滴区所应当达到的理想条件。其次,本文参照GLCC的设计方法选定物理模型,选取气液两相介质为水和甲烷,创建三维模型并利用Mesh进行网格划分,通过邻近度捕捉以及目标偏斜度的设定获取了网格质量评判优异的六面体网格;选取混合物模型以满足气液两相间相互渗透以及速度相同的条件;选择Realizable k-ε模型以应对二次分离,实现旋流纠正。进而,本文通过设定五个入口位置高度,对比分析其对应的分离效率以及压降开展GLCC入口管位置高度的影响研究。结果表明,当设定传统型GLCC入口高度为H=0.2 L时,能够获得获取到最为理想的分离效率以及压降,其中分离效率为81.33%,底流压降为85722.85 Pa。因而将此入口高度H=0.2 L作为结构优化时入口管的位置高度。最后,本文提出一种新型结构——设置具有托举作用类似辅助装置的新筒体结构,并进行结构参数优化研究。综合对比内锥式筒体结构、圆锥台式筒体结构以及圆柱式筒体结构的分离效率以及压降变化,确定相较传统结构GLCC分离效率提高2.41%,而底流压降降低800 Pa的新型圆柱式筒体结构为最佳新型结构GLCC。通过对比溢流口气相体积分数以及底流口压降和装置内轴向方向气相体积分数分布情况,结合四种结构内部流场的三个方向的速度分析对比,证实圆柱式筒体结构的优越性。同时优化圆柱式筒体结构的锥部直径及锥部高度,探究不同气液比和入口速度操作条件下的装置分离性能。

关键词：管柱式气液旋流分离器分离效率结构优化圆柱式筒体

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深水管柱式气液旋流分离器数值分析与优化设计

深水管柱式气液旋流分离器数值分析与优化设计

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作者：谢骏遥中国石油大学（北京）

学位级别：硕士

在深水油气田开发过程中,水下分离器对于降低井口背压、减少乙二醇等化学药剂用量、消除段塞流及提高油气采收率方面具有重要意义。传统重力式分离器由于体积庞大、分离效率较低,在深水工况的应用受到限制。管柱式气液旋流分离器(Gas-Li... 详细信息

在深水油气田开发过程中,水下分离器对于降低井口背压、减少乙二醇等化学药剂用量、消除段塞流及提高油气采收率方面具有重要意义。传统重力式分离器由于体积庞大、分离效率较低,在深水工况的应用受到限制。管柱式气液旋流分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Separator,GLCC)凭借其体积紧凑、结构简易、分离效率高等优势从众多分离器中脱颖而出并得到广泛应用。但GLCC内部气液两相流动非常复杂,仍然缺乏有效的工艺设计方法。因此,本文应用数值模拟技术重点开展GLCC流场分析与优化设计工作,结论如下:(1)研究了GLCC数值模拟中Mixture RNG k-ε,Euler RNG k-ε和RSM湍流模型,发现三个模型均能在筒体中心形成非对称零轴速旋线,并在下倾入口管中形成分层流,通过与室内试验和现场试验对比,表明RSM模型计算结果最为准确,为GLCC数值模拟提供指导。(2)分析了GLCC单入口结构的非轴对称性引起入口流道的收缩效应和主筒分离空间内流场的摇摆不稳定性,使得流场旋转中心偏离分离器的几何中心。在一定的范围内,旋转流场的不稳定性程度随着下倾入口管长度的减小、入口喷嘴面积的增大而增大。(3)应用RSM模型模拟了不同下倾管段长度和不同入口喷嘴面积的GLCC内部流场,以分离效率和分离压降为优化目标,得到GLCC下倾入口管段的优化结构与相应设计曲线,为GLCC工艺设计提供指导。(4)利用ANSYS-PDS模块对GLCC材料参数、结构参数和载荷参数等参数进行随机有限元分析,利用蒙特卡罗方法和响应面方法计算其可靠度分别为99.7871%和99.9316%。根据应力-强度干涉理论构建极限状态函数,得到材料屈服极限、杨氏模量和内压载荷对极限状态函数灵敏度较高,突破了传统基于确定参数的可靠度计算,对GLCC现场安全运行具有重要意义。

关键词：管柱式气液旋流分离器数值模拟优化设计随机有限元下倾入口管段

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基于管柱式气液旋流分离器的井口多管束分离装置结构优化

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数学的实践与认识 2022年第10期52卷 147-160页

作者：李铁阳王志华戚亚明王薇许云飞东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 中油(新疆)石油工程有限公司设计分公司新疆克拉玛依834000 中国石油大庆油田有限责任公司第八采油厂黑龙江大庆163514

单井计量是油田开发过程中的一项重要工作,而气液分离效果直接影响到计量结果的准确性.管柱式气液旋流分离器(GLCC)因体积小、效率高、适用范围宽而被广泛应用,但基于GLCC发展多级一体化分离装置一直被受到关注.考虑一级分离入口斜管倾... 详细信息

单井计量是油田开发过程中的一项重要工作,而气液分离效果直接影响到计量结果的准确性.管柱式气液旋流分离器(GLCC)因体积小、效率高、适用范围宽而被广泛应用,但基于GLCC发展多级一体化分离装置一直被受到关注.考虑一级分离入口斜管倾角、一级分离入口形状、气相分离弯管仰角及二级分离管束规格,采用多相流Mixture模型和雷诺应力RSM模型,对基于GLCC的井口多管束分离装置结构形式进行了优化,并定量揭示了不同结构形式下的气液分离效率.结果表明,在经过GLCC一级旋流分离后,进入多管束二级分离单元,能够进一步改善气液分离效果,提高气液分离效率,但两级分离单元的结构特征均对分离性能具有显著影响,优化GLCC一级旋流分离入口斜管的倾角为30°,入口形状为圆形,相应可获得稳定的压力分布、较为均匀的流场迹线和更高的气液分离效率,优化气相分离弯管的仰角为35°、二级分离细管束数量与管径分别为6支和40mm,可使对应分离压降在3kPa,气液分离效率接近70%.

关键词：压力分布流场特性分离效率结构优化管柱式气液旋流分离器多管束分离

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基于相似分析和人工神经网络的管柱式气液旋流分离器压降预测模型

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中国海洋平台 2019年第4期34卷 78-86页

作者：王亚安陈建义贾中会岳题杨洋韩明珊中国石油大学(北京)过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室

为了全面预测管柱式气液旋流分离器的分离性能,对其气液相流动现象进行相似分析,获得表征气液相流动的关键相似准数。在此基础上,结合大量试验数据,运用MATLAB神经网络工具箱,建立3层BP神经网络模型。通过输入表征结构参数、操作参数和... 详细信息

为了全面预测管柱式气液旋流分离器的分离性能,对其气液相流动现象进行相似分析,获得表征气液相流动的关键相似准数。在此基础上,结合大量试验数据,运用MATLAB神经网络工具箱,建立3层BP神经网络模型。通过输入表征结构参数、操作参数和液相物性参数的相似准数,模拟输出溢流压降。结果表明,将相似准数作为参数对神经网络进行训练可提高神经网络的泛化能力,其预测值与试验值吻合良好,平均误差小于15%。将相似理论与人工神经网络相结合是预测管柱式气液旋流分离器分离性能的有效方法。

关键词：管柱式气液旋流分离器相似理论人工神经网络压降预测

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GLCC数值模拟中湍流模型选取研究

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石油机械 2017年第3期45卷 85-89页

作者：谢骏遥秦蕊李清平张来斌张璐中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中海油研究总院

数值模拟是研究深水管柱式气液旋流分离器分离性能的有效方法,其中湍流模型选取是否得当将直接影响数值模拟的准确性。研究比较了Euler模型、Mixture模型及RSM模型3种不同的湍流模型对深水管柱式旋流分离器内流场数值模拟结果的影响。... 详细信息

数值模拟是研究深水管柱式气液旋流分离器分离性能的有效方法,其中湍流模型选取是否得当将直接影响数值模拟的准确性。研究比较了Euler模型、Mixture模型及RSM模型3种不同的湍流模型对深水管柱式旋流分离器内流场数值模拟结果的影响。对比了3种湍流模型的切向速度与轴向速度场分布,发现3种模型均能较好地模拟出分离器内两相流的运动规律。将模拟结果同试验测量的油气分离效率以及进、出口处压降进行对比。结果表明:Euler模型和Mixture模型在压降、分离效率方面与试验测量结果相比存在一定误差,而RSM模型模拟的流场更接近于试验测量结果。进行管柱式气液旋流分离器流场数值模拟分析时,采用RSM模型模拟更为可靠。

关键词：管柱式气液旋流分离器流场数值模拟模型选取 RSM模型

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