井下旋流除砂器内固液两相流动特性研究

【摘要】油田进入高含水期后，长期的注水开发造成地层胶结变差，同时填砂压裂、聚合物驱油和三元复合驱油等新技术的应用，使得产液携砂能力增强，部分油井出砂日益严重，经常出现油层砂埋或抽油泵砂卡的现象。产液含砂已成为影响油田稳产增产的重要问题之一。目前应用的井下旋流除砂器底流口沉浸在井液中，旋流分离和沉降分离相互影响，使水力旋流器的流场分布规律和工作状态发生了改变。此外，井下旋流除砂具有操作介质粘度大、径向工作空间狭小、分流比难以调整等特点，直接将现有固液旋流器结构用于井下除砂，难以获得良好的分离性能，针对此问题，本文开展了井下旋流除砂器的结构设计及分离性能研究。将旋流分离与沉降分离相结合，设计了新型底流封闭的单出口井下旋流除砂结构。该除砂结构将双螺旋片导流和锥段分离相结合，实现了狭小径向空间的螺旋流动，为离心分离提供了对称、稳定的强旋流场。基于欧拉-欧拉方法，将液相与固相处理成相互贯穿的连续介质，引入颗粒动力学模型，计算井下旋流除砂器内固液和固固相间的相互作用，采用RSM混合湍流模型对时均化的两相流连续方程和动量方程进行封闭，对控制方程的离散采用高精度离散格式，实现了对井下旋流除砂器内流特性的数值模拟。通过数值模拟，研究分析了结构参数变化、入口速度变化、产液粘度变化、砂相粒径及浓度变化对除砂器内部流场流动特性及两相介质分离特性的影响，得出了影响规律。优选出最佳除砂器结构参数，确定了除砂器适宜的工作条件和操作参数。根据井下旋流除砂器现场实际应用工况和数值模拟结果，建立了井下旋流除砂器LDV测试和分离性能试验工装，对不同流量下单出口井下旋流除砂器和普通双出口旋流器单相流流场进行了速度测量。将流场测试结果与数值模拟结果相比对，对比结果表明，两者之间虽然存在一定偏差，但整体分布规律基本一致，说明可以用上述建立的数值计算模型对井下旋流除砂器内部流动规律进行数值模拟研究。应用正交试验方法，针对井下旋流除砂器进行了室内分离性能试验研究，在所研究范围内，得到了影响旋流除砂器分离性能的主次因素及关系。在此基础上，分析了物性参数和操作参数变化对除砂器分离性能的影响规律，并对数值模拟和试验结果进行了对比分析。实测与数值模拟的分离效率和压力降变化趋势相似，实测值与数值模拟结果误差均在20%以内，证明所建立的数值模拟方法能够用于井下旋流除砂器分离性能的预测。
【作者】闫月娟；
【导师】王尊策；
【作者基本信息】东北石油大学，石油与天然气工程，2014，博士
【关键词】井下除砂；旋流分离；两相流；湍流；数值模拟；试验研究；

【参考文献】
[1]王思成,刘保延,熊宁宁,谢琪,张润顺,周雪忠,乔洁.真实世界临床研究伦理问题及策略探讨[J].中国中西医结合杂志,2013,04:437-442.
[2]胡小辉.大跨度PC高速铁路连续梁桥施工控制技术研究[D].华东交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[3]朱文颖.试论西班牙语教师对听力技能的培养[D].吉林大学,西班牙语语言文学,2014,硕士.
[4]滕利荣,孟庆繁,逯家辉,孟威,程瑛琨,王贞佐,陈亚光.国家级生物实验教学示范中心建设的研究与实践[J].中国大学教学.2007(07)
[5]付曼丽.《牛津通识读本：记忆》（第一、二章）翻译报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[6]马玮辰.论中医药传统知识的知识产权保护[D].华中科技大学,民商法学,2013,硕士.
[7]王婷.NF-κB介导LPS对家蚕表皮蛋白基因BmCPT1的激活[D].西南大学,特种经济动物饲养,2013,硕士.
[8]简小燕.广东移动客户服务体系人工接通率时段均衡研究[D].华中科技大学,工商管理,2013,硕士.
[9]周文君.叙事背后的意义[D].河南科技大学,英语语言文学,2014,硕士.
[10]伏多旺,杨小强.西天山克细克红那海银铜矿地质特征及成因初探[J].新疆地质,2015,01:.
[11]郑琛.“谁知道”的语篇分析[D].山东师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[12]宋大为,李正恒,朴树森,时恩喜.内储能清扫技术在转炉气体分析装置中的应用[J].冶金自动化,1991,01:34-36+62.
[13]任娇.论国际投资法中间接征收认定问题的最新发展及我国的对策研究[D].山东大学,国际法学,2013,硕士.
[14]孟福伟.叙事雕塑之我见[D].中央美术学院,雕塑,2013,硕士.
[15]廖红斌.中国制造业参与产品内国际分工的影响因素研究[D].浙江理工大学,产业经济学,2013,硕士.
[16]陈萍.安全两方距离计算及范围搜索协议的研究与应用[D].南京邮电大学,信息网络,2013,硕士.
[17]卢秋芽.地震测井资料校正方法的改进[J].石油地球物理勘探,1986,01:93-97.
[18]代明先.汉代佩剑制度研究[D].郑州大学,中国古代史,2013,硕士.
[19]王艳君.卫星移动手持机关键技术研究[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2009,硕士.
[20]杨明月.基于模型的网络化控制系统瞬时故障检测研究[D].华中科技大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[21]许磊.近距离煤柱群底板偏应力不变量分布特征及应用[D].中国矿业大学（北京）,采矿工程,2014,博士.
[22]鲍方明.支持物联网的车间刀具管理技术研究[D].西安工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[23]李树琴.隧道施工诱发临近管线变形安全风险研究[D].华中科技大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[24]周文俊.浙江农村老年人医疗保障现状与对策研究[D].湘潭大学,公共管理,2011,硕士.
[25]梁锦照,夏清.基于标量场分析的远景负荷预测新方法[J].电力系统自动化,2009,17:91-95.
[26]王伟.高铁接触网吊弦疲劳特性研究[D].西南交通大学,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[27]夏炎.混合动力动车组辅助变流器设计与研究[D].北京交通大学,2014.
[28]苏俊鹏.基于聚类和关联规则的港口生产数据挖掘研究[D].北京交通大学,2014.
[29]姚毅.合作学习在高中作文教学中的应用[D].信阳师范学院,学科教学,2014,硕士.
[30]付林.外国大型国有企业绩效的影响因素[D].吉林大学,世界经济,2013,硕士.
[31]朱光新.云南昭通市植烟土壤环境质量及其对烟叶化学品质的影响研究[D].西南大学,环境工程,2013,硕士.
[32]金春吉.二氧化钛/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能的研究[D].吉林大学,2014.
[33]王立中.基于机器视觉的奶牛体型评定中的关键技术研究[D].内蒙古农业大学,2009.
[34]李欣欣.兩漢吳魏晉時期墨書文字的整理與集釋—以牆壁題記等材料為中心[D].吉林大学,歷史文獻學,2014,硕士.
[35]武敏.分蘖葱头总黄酮纳米乳载药系统经皮靶向吸收研究[D].吉林大学,药物化学,2013,硕士.
[36]阎相宾,韩振华,李永宏.塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层特征几点新认识[J].海相油气地质.2001(04)
[37]奥佳（ZakharenkaVolha）.十七世纪中国东北与俄罗斯远东地名考察[D].复旦大学,历史地理学,2012,硕士.
[38]丁建.基于灰色新陈代谢—马尔科夫链的军队物资保障需求预测应用研究[D].重庆大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[39]马杰.促进绿色社区志愿者组织成长之路径与对策研究[D].南京大学,行政管理,2013,硕士.
[40]王琛.黄河农村商业银行的利率风险管理研究[D].宁夏大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[41]王金亮.基本药物制度下的基层公立卫生机构发展问题研究[D].山东财经大学,社会保障学,2014,硕士.
[42]廉昕.“金财工程”应用支撑平台研究与设计[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[43]王青龙.广播加密中的叛逆者追踪研究[D].北京交通大学,2009.
[44]陈幼平,陈冰,谢经明,艾武,周祖德.网络化控制系统的科学问题与应用展望[J].控制与决策,2004,09:961-966.
[45]邢耀宇.纺织品中有机氯化合物离子色谱检测方法研究[D].东华大学,纺织工程（专业学位）,2014,硕士.
[46]吴彬.分子拥挤条件下阳离子卟啉对G-四链体的识别和稳定[D].天津大学,化学,2013,硕士.
[47]赫依翔.功能加忠诚视角下的儿童文学翻译[D].郑州大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[48]贾慧娟,李莉.浅谈出版社绩效考核改革——基于编发矛盾的视角[J].现代出版,2014,03:42-43.
[49]白珀.改良型SBT试验和不间断无创通气序贯在合并心功能不全呼吸衰竭患者机械通气脱机过程中的应用[D].苏州大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[50]阮琪.600吨格构式双小车龙门起重机结构设计及分析[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2013,硕士.