井下两级串联旋流器流场特性与分离性能分析.pdfVIP

52化工机械2025年

D0I:10.20031/ki.0254-6094.202501007

下两级串联旋流器流场特性与分离性能分析

蒋明虎1.2卢忠润1.2邢雷1,2赵立新1.2刘琳1.2刘佳成1.2

（1.东北石油大学机械科学与工程学院；2.黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室）

摘要采用数值模拟方法，以双泵抽吸式同井注采两级串联旋流器为研究对象，对不同含油浓度、油

滴粒径和压降下的分离性能与流场特性进行分析。结果表明，增加含油浓度会使分离效率降低，含油浓

度小于3%时，分离效率可保持在98%以上；当油滴粒径大于0.25mm时，分离效率可达95%以上；控制入

口与底流口及溢流口的压差使两级串联旋流器的分流比在42%~44%范围内时分离效率相对较高，在

96.2%~98.5%范围内变化。

能油滴粒径含油浓度

关键词旋流器流场特性分离性能

A

中图分类号TQ051.8文献标志码文章编号0254-6094(2025)01-0052-09

随着我国油田进人开采中后期，高含水油井的实际应用提供参考[101]。盛庆娇设计了一种更

逐年增多,大量高含水油井的出现，使油田开采难适合井筒内狭窄空间的螺旋人口式水力旋流器，

度增大，生产效益降低,后续水处理压力增加，导并分析其流场特性，验证了水力旋流器轴向人口

致许多油井达到经济极限而面临关停的风险[]。的可行性[12]。宋鸽通过对井下两级串联旋流器的

因此，对高含水油田进行经济开发是保障国家能溢流管道与环空流道进行优化，使井下两级旋流

源安全的重要举措[2,3]。井下油水旋流分离及同井器的流道结构更利于油相的排出，进而提高采收

注采技术可在井下通过水力旋流器使采出液直接率[13]。LIUS等研究了井下水力旋流器下锥段几何

进行油水分离，通过采出泵将分离后的富油相举参数对其分离效率和分流比的影响，得到当下锥

升至地面，用注人泵将净化后的水相直接回注至段锥角大于0.3°,小于5.0°时分离性能较好[14]。邢

地下。该技术的应用对减少注水管网和地面水处雷等设计了一种轴向进液式的两级串联旋流器，

理设施的建设需求，为实现油田降本增效提供了分析了不同操作参数条件对流场特性及分离性能

技术支撑[4-7]。的影响[15]。唐志国等对两级串联水力旋流器采用

水力旋流器因其高效的分离性能、紧凑的结了数值模拟和正交试验的方法进行结构优化，并

构设计以及较好的适用性已经在同井注采技术通过实验进一步验证了优化后结构对分离性能的

中得到了广泛应用[8]。蒋明虎等按照回注层和采提升[16]。随着该技术的进一步推广应用，同井注

出层的相对位置设计出井下水力旋流器的两种采井筒内的工况变得愈发复杂，研究实际工况对

串联方式，并给出了井下空间中旋流器的布置方井筒内不同条件下水力旋流器的流场特性及分

案[9]。赵传伟等设计了一种切向进液的井下两级离性能的学者越来越多。谭放等分析了脉动流对

串联水力旋流器，通过分析两级串联旋流器的分水力旋流器流场特性的影响，并确定了脉动流量

离性能和流场特性，确定了在不同工况下合理的和脉动含油浓度对分离性能的影响程度[17]。李新

人口流量与分流比对应关系，为井下串联旋流器亚等提出了一种井下油水分离倒锥注气式旋流

基金项目：国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目（批准号：U21A20104)资助的课题。

作者简介：蒋明虎（1962-），教授，从事油田水处理技术及非均相介质分离技术研究。

通讯作者：邢雷（1990-），副教授，从事旋流分离理论及应用技术方面研究,Nepuxinglei@163.com。

引用本文：蒋明虎，卢忠润，邢雷，等.井下两级串联旋流器流场特性与分离性能分析[J].化工机械，2025,521)：52-

59;188.

第52卷第1期化工机械53

器，并通过模拟与实验相结合的方法验证了注气