用CFD确定物性参数对井下油水分离效率影响.pdf

第6期 ．23一 用CFD确定物性参数对井下油水分离效率的影响 罗然 ，张伟 ，王家辉 ，何进 (1．西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500) (2．钻采院四JIl／ll庆石油取心科技有限公司，四川 广汉 618303) (3．川庆钻探工程公司地质研究院，四川成都 610051) (4．中国石油西南油气田，四川成都 610051) [摘 要]用CFD专业软件FLUENT对液一液旋流器内部流场进行模拟计算，分析 了井下油水分离所用的旋流器物性参数 (生产 液粘度和油水比)对分离效率的影响，为井下油水分离采油系统调节工作状态提供理论依据。 [关键词]水力漩流器；生产液粘度；油水比；分离效率 油水分离系统(DOWS)是20世纪90年代 出现 油水 比)对分离效率 的影响，为井下油水分离采 的一种新型采出水处理技术 ，其作用是将油和水 油系统调节工作状态提供理论依据。 在井底分离后，在 同一井的其它地层或者是同一 1计算模型及说明 地层的不同位置实现底水回注 。DOWS系统有水 力漩流型和重力分离型两种结构[】]。水力漩流型在 1．1漩流器几何构型 油水处理量上 明显地优 于重力型 ，分流器的核心 作为一种安装在井下 的液一液式水力漩流 分离器部件是液一液式水力漩流器 。漩流器作为 器，在几何构型上与普通型漩流器有较大的差别2[]。 一 种分离器件应用于石油工业 已经多年 ，但 由于 本文仿真所用的旋流器直径为：D=40mm，结构示 其工作时内部流场 的复杂性，因此对旋流器的分 意图如图1所示 。旋流器的几何尺寸由Colman—Thew 离理论一直没有统一 的认识 。本文通过研究井下 旋流器模型关系式确定，进 口为双切线入 口。 油水分离所用 的旋流器物性参数 (生产液粘度和 图1 旋流器几何结构示意图 1．2网格与边界条件 近壁处的湍动能和湍流扩散率。 在三维计算中，六面体网格优于四面体网格[31。 1．3多相流模型的选择 在壁面处 ，因为要满足无滑移边界条件 ，所 以壁 混合模型(Mixture)是一种简化 了的多相流模 面附近运用边界层技术将 网格加密H1。本文采用非 型，用于模拟各相有不同速度 的多相流。 结构网格划分，总网格数为423756个，总节点数 1．4湍流模型的选择 为364255个 。 其O0FLEUNT提供的RSM(TheReynoldsStress (a)入口边界条件：进料 口设置为速度入 口。 Mode1)模型，充分考虑 了由于流体旋转或流线弯 (b)出口边界条件 ：考虑到实用性，把底流 曲所带来 的应力张量 的急剧变化 ，非常适合模拟 口和溢流 口设定为压力 出 口，出 口流动按充分发 类似旋流器之类设备的带有高速旋转流动的复杂 展处理 ，各流动参数 的法 向梯度为零 。 流场 。 (c)壁面边界条件：认为壁面不可渗漏，无 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●’ ’ ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●