油田污水处理水力旋流器机理及实验研究

论文摘要

水力旋流器是一种离心分离装置,是利用不互溶介质间的密度差进行分离的。近二十年来,水力旋流器的用途也由主要进行固-液分离发展到液-液分离、液-液-固分离和气-液-固三相分离。我国许多油田都在进行水力旋流器应用于油田采出液及油田污水处理方面的研究,从目前的形势看,已显示出良好的应用前景。本论文结合目前油田生产实际情况,针对脱油型水力旋流器开展了相关的实验研究工作。由于水力旋流器是利用流体压力的损失在达到分离的,所以在研究其分离特性的同时,还对各种压力损失情况进行了研究分析。论文还对水力旋流器的分离机理进行了详细的分析和论述。利用激光测速仪对旋流器内的流体流速进行了测定,并对不同溢流口直径和溢流管长度对旋流器分离效率的影响做了分析。利用FLUENT流体动力学软件,针对旋流器实验样机的主要结构形式,基于RNG K-ε模型对旋流器内部流场的压力分布情况、速度和流体流动情况进行了模拟分析,结果数据对水力旋流器的结构优化设计提供了可借鉴的依据。对于水力旋流器各结构参数对分离效果的影响,本论文也进行了较为详细的分析,并设计出几种不同的配套工艺,利用室内实验对水力旋流器系统进行了分析。结合现场生产实际,在大庆油田开展了污水处理水力旋流器及配套工艺的小规模生产应用研究,经过对比实验,可以看出,在现场生产实际情况下,两级旋流器+过滤工艺可以将含油污水脱油90%以上,能较好地满足油田污水的处理要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 绪论
• 第一章 水力旋流器的结构及原理
• 1.1 固－液分离水力旋流器基本结构
• 1.2 液－液分离水力旋流器基本结构
• 1.3 水力旋流器的特点
• 1.4 本章小结
• 第二章 水力旋流器的分离机理
• 2.1 旋流器内流场分布分析
• 2.1.1 旋流器内涡流运动分析
• 2.1.2 水力旋流器内流场激光测速研究
• 2.2 水力旋流器工作机理的研究
• 2.2.1 数值计算模型
• 2.2.2 样机网格划分及边界条件
• 2.2.3 压力分布规律
• 2.2.4 速度分布规律与迹线变化
• 2.3 水力旋流器压力损失的研究分析
• 2.3.1 压力损失实验研究
• 2.3.2 入口管对压力损失的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 脱油型水力旋流器的研制与实验研究
• 3.1 室内旋流分离技术实验装置
• 3.2 设计参数对水力旋流器分离性能的影响
• 3.2.1 水力旋流器内表面粗糙度的影响
• 3.2.2 水力旋流器主直径的影响
• 3.2.3 入口尺寸和形状的影响
• 3.2.4 溢流管的长度及直径的影响
• 3.2.5 水力旋流器长度和锥角大小的影响
• 3.2.6 尾管长度的影响
• 3.3 水力旋流器的选择和参数确定
• 3.3.1 液－液水力旋流器的研制
• 3.3.2 操作参数的确定
• 3.4 脱油型水力旋流器配套技术室内研究
• 3.4.1 增压泵选择的对比实验
• 3.4.2 粒径测试分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 脱油型水力旋流器现场试验
• 4.1 试验流程及条件
• 4.2 “一级旋流—过滤”工艺
• 4.3 “两级旋流—过滤”工艺
• 4.4 “一级旋流—气浮”工艺
• 4.5 增压方式对比试验
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要