南粤36选712107:旋流式混合器對油管摻稀降黏效果影響的數值模擬

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-03-08  來源:中國砂漿網
核心提示:  科學技術與工程旋流式混合器對油管摻稀降黏效果影響的數值模擬劉成文魏洪波李兆敏(中國石油大學(華東)石油工程學院,青島266580)不加混合器時的混合效果進行了對比。結果表明:井下混合器有助于提高稀

南粤36选7开奖号码286 www.rhkmj.icu   科學技術與工程旋流式混合器對油管摻稀降黏效果影響的數值模擬劉成文魏洪波李兆敏(中國石油大學(華東)石油工程學院,青島266580)不加混合器時的混合效果進行了對比。結果表明:井下混合器有助于提高稀油與稠油的混合均勻程度,使得降黏效果得到明顯改善;隨著舉升高度的增加,有混合器時稠油與稀油混合達到均勻也較快;摻稀比越大,降黏效果越好,但混合的均勻程度并沒有隨著摻稀比的增大而進步得到改善。

  摻稀降黏旋流式混合器數值模擬中圖法分類號TE345;標志碼A摻稀降黏采油工藝是稠油開采中常用的種工藝技術,它是通過油管或油套環空向油井底部注入稀油,使稀油和地層產出的稠油充分混合,從而降低稠油黏度和稠油液柱壓力及稠油流動阻力,增大井底生產壓差,使油井恢復自噴或實現機械采油的條件。在摻稀開采生產過程中,無論是正摻稀油還是反摻稀油作業,均存在稀油與稠油混合不均勻的問題,影響了降黏效果113.為了保證摻稀開采作業不發生管柱堵塞,只好采取提高摻稀比(稀油與稠油體積之比),增大稀油的摻入量,這樣就增加了采油成本。為了提高稀油與稠油的混合效果,人們設計了幾款靜態混合器14,明顯提高了稀油與稠油的混合均勻程度,提高了降黏效果。為了進步了解混合器的作用機理,現設計了一種旋流式井下混合器,采用數值模擬的方法研究了混合器對混合效果的影響,為混合器的優化設計提供。

  1幾何模型針對開式油管摻入、套管采油的正摻稀作業工況,設計了一種旋流式混合器模型,旨在利用流體2012年3月12日收到第一:劉成文(1969),男,博士,副教授。研究方向:石油工程流體力學。Enail:liucwupc.edu.cn.經過螺旋葉片產生旋流,提高稀油與稠油的混合均勻程度。將混合器安裝在油管下部,如所示。模型中套管長度選取1 000mm,套管內徑D為178mm,油管長度選取800mm,油管內徑d為76mm,油管壁厚為5mm.對安裝混合器前后兩種情況下的井底流場進行了數值模擬,對二者的摻混效果進行了對比分析。

  2控制方程與邊界條件2.1控制方程稠油對溫度非常敏感,很多稠油在溫度較高時表現為牛頓流體般井底溫度可達到100C以上,因此這里將稠油按牛頓流體進行計算,并認為稠油和稀油均為不可壓縮流體,混合后體積不變,沒有乳化現象。稀油和稠油的混合流動按多相流的混合模型進行計算,混合模型的連續性方程為合后的密度,kg/m3;是混合后的速度,m/s;叫是對應相的體積分數,Pk是對應相的密度,kg/m3;對應相的速度,m/s;k取1或2.式⑵中,=Zakk是對應相的動力黏度,s;是混合后的動力黏度,Pa,為第二相的漂移速度:dr,=km第二相的體積分數方程為式(3)中,ak為第二相的體積分數,此處k =2.在實際計算中,將稠油設為第一相,稀油設為第二相。2.2邊界條件將稠油和稀油的入口均設為速度入口,混合油從套管的環空流出設為自由出口,稠油的日產量為50m3,此時對應的流態為層流,其黏度為2 s,密度為820kg/m3.邊界無滑移。

  3數值計算方法采用計算流體動力學軟件fluent中的有限體積法對控制方程進行離散,按穩態求解,連續性方程和動量方程耦合采用SIMPLE算法,空間離散選用一階迎風格式。

  4計算結果與分析2不變,對安裝混合器和沒有安裝混合器的兩種情況進行了計算。是安裝混合器與沒有安裝混合器兩種情況下截面z=350mm上稀油體積分數沿徑向分布圖??梢鑰闖雒揮邪滄盎旌掀魘?,稀油在環空截面上沿徑向分布很陡峨,靠近油管稀油的體積分數較大,而靠近套管壁面稀油的體積分數較小,表明稀油與稠油混合很不均勻。安裝混合器后,環空內稀油的體積分數分布變得平緩,分布更加均勻,這表明安裝混合器后降粘效果比沒有安裝混合器時明顯要好。和分別表示沒有安裝混合器與安裝混合器后截面z =350mm上稀油體積分數分布云圖??梢鑰闖觶涸誄9嫻拿揮邪滄盎旌掀韉牟糲〗叼すひ罩?,稀油從油管注入與稠油混合進入油套環空后,流體分層流動,流層間沒有橫向混雜,實際井口取樣呈現段塞狀,直觀表現為1股稀油,1股稠油1.在加入混合器時,橫向混合程度明顯增大,因此,加入混合器時的稀油在環空內的分布比較均勻,提高了稠油降粘效果。這意味著即使在適當降低摻稀量的情況下,也將會得到與未安裝混合器時相同的降黏效果。

  為了考察混合器對稀油與稠油混合后沿舉升高度發展的影響,選取z=350mm和z=950mm兩個截面上稀油體積分數沿徑向的分布進行對比,如和所示。表示沒有安裝混合器時兩個截面上的稀油體積分數分布,表示安裝混合器時兩個截面上的稀油體積分數分布??梢鑰闖?,沒有安裝混合器時稀油在下游的體積分數分布依然很陡峨,均勻程度變化不大,而安裝混合器后,隨著舉升高度的增加,體積分數沿徑向分布趨于平坦,表明稀油與稠油混合趨于均勻。

  2、1:1.5、1:1時截面z=350mm上稀油體積分數沿徑向的分布??梢鑰闖?,摻稀比越大,截面上各點稀油體積分數相應增大,降黏效果越好,但是混合器并沒有使稀油分布的均勻程度明顯增加。

  5結論旋流式混合器提高了稀油與稠油的混合均勻程度,從而提高了摻稀降黏效果。

  安裝旋流式混合器后,隨著舉升高度的增加,稀油與稠油混合的更加充分。

  摻稀比越大,稠油的降黏效果越好,但是混合器并沒有使稀油分布的均勻程度明顯增加。

 
 
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