潜油电泵井下气液分离器数值模拟.PDF

钻　　　采　　　工　　　艺 ２０１６年９月 ·４８· 　 ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ．２０１６ 开采工艺 潜油电泵井下气液分离器数值模拟 １ １ ２ １ 刘永辉 ，史智慧 ，王青华 ，孙艳红 （１西南石油大学石油与天然气工程学院２中国石油勘探开发研究院廊坊分院） 　　刘永辉等．潜油电泵井下气液分离器数值模拟．钻采工艺，２０１６，３９（５）：４８－５１ 摘　要：针对目前潜油电泵井下气液分离器处理气体能力有限的问题，基于计算流体动力学方法，运用ＲＳＭ 湍流模型对气液分离过程中气液分离器内部两相流流场开展了数值模拟，同时对气液分离器入口含气率进行了敏 感性分析，而且在数值模拟的基础上经过计算得出同一液量不同进气量情况下气液分离器的分离效率。模拟结果 和入口含气率敏感分析表明，气液分离器的分离片的数量偏少，导流片的分离导流能力不足，而且分离片和导流片 的位置不合理以及导流片距分离头的距离太大；分离器分离效率随入口含气率增加而增大，当入口含气率为７０％ 时分离效率为５５．２％，气液分离器的分离效果不理想。 关键词：湍流模型；气液两相流；数值模拟；分离效率 ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１００６－７６８Ｘ．２０１６．０５．１６ ［１４］ 　　目前，井下油气分离器广泛应用于电潜泵采油 的离心式气液分离器。丁晟，钟崴 等人模拟了 井中，尤其是高含气井中，用以实现地层流体进入离 喷油螺杆压缩机中的油气分离器内部流场，计算出 心泵前气液进行分离，从而防止气锁、气蚀等现象发 分离器的分气效率以及分析出影响分离效率的因 ［１］ ［１５］ 生，最终提高泵效 。但是，随着油田开发过程中 素。Ｌ．Ｓｕａｒｅｚ和 Ｆ．Ｋｅｎｙｅｒｙ 利用 ＣＦＤ技术对旋 地层能量不断减小，引起地层脱气，产液的含气率不 转式气体分离器进行了３Ｄ仿真模拟，研究了在不 断上升，甚至超过油气分离器可处理的最大气液比， 同含气率条件下诱导轮的排量与诱导轮压头的变 最终导致油气分离器失效，无法起到良好的分离作 化规律。 ［２］ 以上开展的数值模拟研究，大多是利用实验去 用 。于是，需要通过开展数值模拟加深对油气分 离器内部结构以及分离过程的理解和认识，从而针 验证模型适用性，然后通过数值模拟对分离器结构 对性地优化改进分离器结构，最终提高分离器分离 进行优化改进；或是对各种旋流式以及有杆泵所用 效果。 气液分离器内部流场进行了数值模拟，并没有单纯 近年来，随着流体力学的 ＣＦＤ技术快速发 地从分离效率和内部流场及其结构方面对潜油电泵 展［３－６］，越来越多研究人员开始运用此技术对气液 用井下气液分离器内部流场进行过数值模拟。本文 分离器内部气液两相流场开展数值模拟研究，以研 利用ＣＦＤ方法主要对电潜泵用井下气液分离器内 究分离器内部流场及分离器结构对分离性能的影 部流场开展３Ｄ仿真模拟，而且根据数值模拟计算 ［７－８］ ［９］ 响，进而提高分离器分离效果 。周帼彦 利用 出同一液量不同进气量时气液分离器的分离效率， ＣＦＤ方法模拟了螺旋分离器的螺旋结构，优化了螺