纯化天然气水合物螺旋分离器流场与性能分析

论文摘要

基于海洋天然气水合物固态流化开采方法的井下原位除砂提纯回填工艺,本文结合试采所得水合物浆体特征,设计用于解决设备磨损、储层坍塌等问题的井下除砂螺旋分离器,利用CFD数值模拟方法研究了入口速度和水合物体饱和度对井下除砂螺旋分离器流场和性能的影响,得到了随着入口速度增加,流场中流体的速度急剧增大,特别是切向速度、分离效率增加。当分离效率为70%以上,分离器内压降急剧增大,表明分离器内部的能量损耗不断增加;随着入口水合物体积分数的增加,螺旋分离器内流场变化微小,水合物分离效率降低,砂分离效率增加;分离效率为80%以上,压降逐渐降低。说明该分离器的最佳操作区为入口速度范围为3～5m/s,水合物入口体积分数15%以下。研究结果表明:本螺旋分离器具有极佳的除砂效果;切向速度是决定分离器分离性能的关键速度,处理量的增大有利于水合物的提纯;海底水合物储层中水合物饱和度变化对螺旋分离器分离效率具有一定的影响,但螺旋分离器对其具有一定的适应能力;揭示了水合物井下螺旋分离器除砂的分离机理,为其设计提供了一定的依据,为海洋水合物储层开采防砂提了一种新的技术及装备。

论文目录

• 1 螺旋分离器原理与结构参数设计
• 2 数值计算方法
•   2.1 网格及模型
•   2.2 介质物性参数及变量
• 3 结果与讨论
•   3.1 模型正确性验证
•   3.2 螺旋分离管段流场分析
•     3.2.1 入口速度对分离段流场的影响
•     3.2.2 浆体中水合物饱和度对分离段流场的影响
•   3.3 螺旋分离提纯性能分析
•     3.3.1 螺旋分离器内各相分布云图
•     3.3.2 螺旋分离器内压降损耗及分离效率
•     3.3.3 分离成本估算
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 邱顺佐,王国荣,王广申,钟林,李学峰,王腾

关键词: 天然气水合物,纯化,井下原位,螺旋分离,流场,性能,数值模拟计算流体力学

来源: 化工进展 2019年11期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 西南石油大学机电工程学院,西南石油大学能源装备研究院

基金: 国家重点研发计划(2018YFC0310201),中国工程院战略咨询项目(2017-XZ-10-02-02)

分类号: TE952

DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0309

页码: 4856-4864

总页数: 9

文件大小: 3654K

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