天然气水合物提纯螺旋分离器性能数值模拟

删除或更新信息，请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

本站小编 Free考研考试/2022-01-01

李学峰¹，何霞¹，王国荣^1*，邱顺佐¹，周守为^2,4，刘清友^1,3,4

1. 西南石油大学机电工程学院，四川成都 6105002. 中国海洋石油总公司，北京 1000103. 西华大学流体机械及动力机械教育部重点实验室，四川成都 6100394. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610500

收稿日期:2018-09-03修回日期:2018-10-08出版日期:2019-06-22发布日期:2019-06-20
通讯作者:王国荣

基金资助:重点研发计划项目“海洋水合物固态流化测试新技术-天然气水合物高效破岩研究”;中国工程院战略咨询项目“我国深水工程技术和深水装备发展战略研究-海底浅层天然气水合物于矿产资源发展战略研究”;国家重点研发计划——双层连续管双梯度钻井举升系统研发

Numerical simulation of performance of spiral separator for natural gas hydrate purification

Xuefeng LI¹, Xia HE¹, Guorong WANG^1*, Shunzuo QIU¹, Shouwei ZHOU^2,4, Qingyou LIU^1,3,4

1. College of Mechatronic Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China2. China National Offshore Oil Corporation, Beijing 100010, China3. Key Laboratory for Fluid Machinery and Power Machinery, Ministry of Education, Xihua University, Chengdu, Sichuan 610039, China4. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Development Engineering, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China

Received:2018-09-03Revised:2018-10-08Online:2019-06-22Published:2019-06-20

摘要/Abstract

摘要： 针对海底浅层天然气水合物开采中产砂量大而造成管路堵塞、设备磨损的问题，基于固态流化开采方法，提出天然气水合物原位分离的思路，结合水合物混合浆体物性参数设计井下原位螺旋分离器，采用CFD-Fluent商业软件建立分析模型并进行模型正确性验证，考察了固相水合物体积浓度、固相砂体积浓度和入口流速对分离装置性能的影响。结果表明，研究范围内砂去除率和水合物回收率均约为80%，随水合物体积分数增大，砂去除率和水合物回收率变化非常小，分离器压降变化很小；随砂体积分数增大，砂去除率急剧降低，而水合物回收率急剧增加，压降急剧增大；随入口速度增加，砂去除率和水合物回收率不断增大，分离器压降不断增大。设计的螺旋分离器在水合物原位除砂提纯中性能优异，水合物饱和度对分离器性能影响不大，但粉砂浓度对分离器性能影响较明显，工程应用中需要重点考虑；入口速度对分离器分离性能起关键性作用，决定了分离器的处理能力，适当提高入口速度可一定程度提高分离器的分离效率。

引用本文

李学峰何霞王国荣邱顺佐周守为刘清友. 天然气水合物提纯螺旋分离器性能数值模拟[J]. 过程工程学报, 2019, 19(3): 510-515.
Xuefeng LI Xia HE Guorong WANG Shunzuo QIU Shouwei ZHOU Qingyou LIU. Numerical simulation of performance of spiral separator for natural gas hydrate purification[J]. Chin. J. Process Eng., 2019, 19(3): 510-515.

使用本文

0
/ / 推荐
导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX
链接本文:http://www.jproeng.com/CN/10.12034/j.issn.1009-606X.218273
http://www.jproeng.com/CN/Y2019/V19/I3/510

参考文献

[1] 李丽松，苗琦. 天然气水合物勘探开发技术发展综述[J]. 天然气与石油. 2014, 32(01): 67-71.
Li L, Miao Q. Review on Natural Gas Hydrate Exploration and Development Technology[J]. OIL AND GAS FIELD DEVELOPMENT. 2014, 32(01): 67-71.
[2] Kvenvolden K A. A review of the geochemistry of methane in natural gas hydrate[J]. Organic Geochemistry. 1995, 23(11): 997-1008.
[3] 周守为，陈伟，李清平. 深水浅层天然气水合物固态流化绿色开采技术[J]. 中国海上油气. 2014, 26(05): 1-7.
Zhou S, Chen W, Li Q. The green solid fluidization development principle of natural gas hydrate stored in shallow layers of deep water[J]. Chian Offshore Oil and Gas. 2014, 26(05): 1-7.
[4] 周守为，陈伟，李清平，等. 深水浅层非成岩天然气水合物固态流化试采技术研究及进展[J]. 中国海上油气. 2017, 29(04): 1-8.
Zhou S, Chen W, Li Q, et al. Research on the solid fluidization well testing and production for shallow non-diagenetic natural gas hydrate in deep water area[J]. Chian Offshore Oil and Gas. 2017, 29(04): 1-8.
[5] Weingarten J S, Kolpak M M, Mattison S A, et al. Development and Testing of a Compact Liquid-Gas Auger Partial Separator for Downhole or Surface Applications[J]. SPE Production & Facilities. 1997: 34-40.
[6] 薄启炜，张琪，林博，等. 螺旋式井下油气分离器设计与分析[J]. 石油机械. 2003, 31(01): 8-10.
Bo Q, Zhang Q, Lin B, et al. Design and analysis of a novel helical downhole oil -gas separator[J]. China petroleum machinery. 2003, 31(01): 8-10.
[7] 佘梅卿. 螺旋式油气分离器的设计与试验[J]. 石油机械. 2006, 34(07): 56-59.
She M. Design and test of spiral oil separator[J]. China petroleum machinery. 2006, 34(07): 56-59.
[8] F J, Mondt. Aerospace gas-liquid separator for terrestrial applications[J]. IEEE. 1996: 109-113.
[9] 孙越高，陈启东. 组合式旋流器处理污水的数值分析[J]. 过程工程学报. 2017, 17(03): 477-483.
Sun Y, Chen Q. Numerical Analysis of the Combined Type Hydrocyclone in Wastewater Treatment[J]. The Chinese Journal of Process Engineering. 2017, 17(03): 477-483.
[10] 李成华. 井下气液分离器的技术研究[D]. 中国石油大学, 2007.
Li C. Study on the Technology of Downhole Gas-water Separator [D]. China University of Petroleum, 2007.
[11] 付静. 气井井下气液分离回注技术研究[D]. 中国石油大学, 2009.
Fu J. Study on the Technology of Downhole Gas-water Separation and Reinjection System[D].: China University of Petroleum, 2009.
[12] 王庆伟. 井下气液螺旋分离器的设计研究及应用[D]. 东北石油大学, 2011.
Wang Q. The Design Research and Application of the Downhole Gas-Liquid Helix Separator[D].: Northeast Petroleum University, 2011.
[13] 代茂林. 水合物浆体螺旋管多相流动及分离研究[D]. 西南石油大学, 2017.
Dai M. Multiphase Flow and Separation of Hydrate Slurry Spiral Tube[D].: Southwest Petroleum University, 2017.
[14] 蒋明虎，徐保蕊，赵立新. 湍流模型在圆管螺旋流场模拟中的应用与对比[J]. 化学工程. 2016, 44(09): 38-43.
Jiang M, Xu B, Zhao L. Application and comparison of various turbulence models in simulation of pipe spiral-flow field[J]. Chemical Engineering. 2016: 38-43.
[15] 许妍霞，唐波，宋兴福，等. 水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). 2013, 39(01): 1-7.
Xu Y, Tang B, Song X, et al. Computational Study and PIV Validation of Flow Field in a Hydrocyclone[J]. Journal of East China University of Science and Technology (Natural Science Edition). 2013, 39(01): 1-7.
[16] 王超杰. 天然气水合物岩心在线检测及物性分析研究[D]. 大连理工大学, 2016.
Wang C. Online Detection Technology and Physical Properties Analysis of Natural Gas Hydrate-bearing Sediment Cores[D].: Dalian University of Technology, 2016.
[17] 霍鹏. 天然气水合物声波在线快速检测及基础物性分析研究[D]. 大连理工大学, 2017.
Huo P. Online Detection and Basic Physical Property Analysis of Gas Hydrate-bearing Sediment Cores[D].: Dalian University of Technology, 2017
[18] 徐保蕊，蒋明虎，赵立新，等. 螺旋分离器水流动特性的CFD模拟与PIV试验[J]. 石油学报. 2018, 39(02): 223-231
Xu B, Jiang M, Zhao L, et al. CFD simulation and PIV test of water flow characteristics in helix separator[J]. ACTA Petrolei sinica. 2018, 39(02): 223-231.