井下微型气液旋流分离器优化设计与性能分析

摘要：

针对采油井筒内产出液含气对油田同井注采开发模式的不利影响,基于旋流分离原理提出一种井下微型气液旋流分离器结构.借助Plackett-Burman设计、最陡爬坡设计与响应曲面设计结合计算流体动力学方法,对井下微型气液旋流分离器结构参数进行显著分析及优化设计,构建了显著性结构参数与分离效率间的二次多项式数学关系.系统分析了入口进液量、分流比及气相体积分数对气液分离性能的影响规律.构建室内微型气液旋流分离性能测试系统,对数值模拟结果的准确性及优化结果的高效性进行了验证性试验.试验结果表明优化后的微型气液旋流分离器结构可使液相效率由优化前的84.10%提高到87.22%.获得了微型气液旋流分离器最佳溢流分流比为6%,最佳入口流量为13.77 L/h,最适用的气相体积分数为5.5%,最佳工况下气液平均分离效率为99.66%.为了指导分离器在不同含气量条件下的最佳运行参数调控,构建了气相体积分数及溢流分流比与分离效率间的数学关系模型,获得了不同气相体积分数条件下的最佳分流比.

关键词：计算流体力学、气液两相流、数值模拟、气液分离、旋流分离器、结构优化、分离效率

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分类号：TQ051.8(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国博士后科学基金;黑龙江省自然科学基金项目;提高油气采收率教育部重点实验室开放课题;大庆市指导性科技计划项目

在线出版日期：2023-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：3394-3406