CN111924931B - 用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，包括以下步骤：包括以下步骤，初始数据收集，调查了解常使用的旋流器的类型、反排物的性质、反排物常用流量；仿真计算，利用仿真软件及旋流器模型计算所有工况下的除砂旋流器工作情况，收集仿真计算结果；验算校核，根据实际生产要求和工作条件，确定旋流器的类型、结构，选择出多组能满足分离要求的旋流器，进行现场测试，选出符合分离效率要求的除砂旋流器为止。解决当前在反排物处理过程中旋流器处理效果低，固液分离效果不理想等问题。

Description

用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法
技术领域
本发明涉及油田废液处理领域，具体地说是用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法。
背景技术
当前聚合物驱已开始石油行业得到广泛应用，但在聚合物驱油技术提高原油采收率，获得原油稳产和高产的同时，大量的新型采油污水，聚合物驱采油污水(ORWPF)也随之产生了。
液-固两相混合物普遍存在于各个行业中液-固分离技术得到了广泛应用。旋流分离技术主要利用混合物在旋转流场中受到的离心力不同而将不同密度的物质加以分离。由于水力旋流器具有结构简单、占地小、分离效率高、处理能力大、投资和操作费用低等优点，迅速得到广泛应用。
对ORWPF的过滤过程中，也通常使用除砂旋流器进行液固分离。但聚合物驱采油污水是一种粘度较大、乳化程度较高、难生物降解的非牛顿体有机污水。分离介质为聚合物和砂的混合物，除砂旋流器的参数众多，包括物性参数、操作参数、结构参数三大类，这些参数互相交叉，对旋流器的分离性能产生综合影响，加大了选用难度。如今还未有准确地在不同工况下除砂旋流器的选型使用方式。因此不同于对一般含固污水的处理，需要对所需的除砂旋流器进行新的优化选型方法。
经过检索，在油田废液处理领域中，针对不同的采油污水进而对除砂旋流器型号的选择的公开方法技术方案，目前还是技术空白。
发明内容
本发明的目的在于提供用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，解决当前在反排物处理过程中旋流器处理效果低，固液分离效果不理想等问题。该方法简单可靠，并且与实际旋流器工作情况比较符合，可用率比较高，可以更加合理地进行反排物处理过程中除砂旋流器的选型。理论与实际相结合，最终得到的选型图表可信度比较高，为除砂旋流器的选型提供了更加全面可靠的依据。
为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，包括以下步骤：
步骤一：仿真计算的步骤，利用除砂旋流器模型及仿真软件计算所有工况下的除砂旋流器工况参数，工况参数包括除砂旋流器的类型、反排物的性质、反排物常用流量，现场对除砂旋流器模型的工况参数数据进行测试，收集仿真数据结果，绘制各个除砂旋流器模型的分离效率曲线图；
步骤二：验算校核的步骤，根据实际生产要求和工作条件，确定旋流器的类型、结构，选择出多组类型的能满足分离要求的除砂旋流器，进行现场一一测试获得各自的测量结果，多组除砂旋流器的测量结果与仿真结果一一进行比对，如果得到的测量结果与仿真结果一致，则选择完毕，如果不能符合性能要求，则需要重新进行参照选型，直到选出符合分离效率要求的除砂旋流器类型为止。
在仿真计算步骤之前，调查实际生产要求和工作条件，现场测试，得知反排物粘度、含砂比、入口条件排量，进而调查了解常用的除砂旋流器的工况参数，工况参数包括除砂旋流器的类型、反排物的性质、反排物常用流量。
反排物在除砂旋流器中固相的分离效率W计算公式为：
Figure BDA0002057299740000031
其中，M1为溢流口流出砂颗粒的质量，M为入流口流入的砂颗粒的质量。
液相的分离效率L的计算公式为：
Figure BDA0002057299740000032
其中，m1为溢流口流出液体的质量，m为入流口流入的液体的质量。
所述除砂旋流器包括100型、150型、200型；从提高除砂效率的角度对现有旋流器综合优化选型，结合正交实验设计及结果拟合工况参数分别与100型、150型、200型旋流器除砂效率间函数关系f100型(x)、f150型(x)、f200型(x)：
Figure BDA0002057299740000033
Figure BDA0002057299740000034
Figure BDA0002057299740000035
其中，x1为注聚合物的粘度，x2为混合物入口流量，m3/h，x3为混合物含砂率。
依据计算得到的各个除砂旋流器正常运行工况下的除砂效率，通过正交对比试验，确定不同工况条件，对高粘度的注聚合物反排物过滤的选型图表。
选型图表包括表1和表2，如下：
表1；
Figure BDA0002057299740000041
表2；
Figure BDA0002057299740000042
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过正交试验，将对除砂旋流器仿真计算得到不同工况参数下最佳分离效率与实际工作时的待选除砂旋流器的分离效率相比较，将待选除砂旋流器抽选几组数据实际测试的分离效率曲线与仿真计算得到的分离曲线图进行比较，若待选除砂旋流器的分离效率曲线图将仿真计算得到的分离效率曲线图完全包络且待选除砂旋流器的分离效率的最大值大于或等于仿真计算得到的最大值，则选取该待选除砂旋流器作为过滤装置。
反排物属于非牛顿体、且具有粘度过大、不易破碎等特点，不宜实现固液分离。本发明利用了除砂旋流器对固液分离的优良特性，并利用Fluent仿真软件计算了不同待选除砂旋流器的工作状态，最终对仿真计算得到的数值进行统计分析，进而得到了不同工况下待选除砂旋流器的分离效率，从而为反排物的过滤处理过程提供了指导。该方法简单可靠，并且与实际旋流器工作情况比较符合，可用率比较高，可以更加合理地进行反排物处理过程中除砂旋流器的选型。理论与实际相结合，最终得到的选型图表可信度比较高，为除砂旋流器的选型提供了更加全面可靠的依据。
附图说明
图1为本发明用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
本实施例以反排物粘度为12mPa·s、含砂比为12％，入口条件排量为20m3/h为例进行详细说明如何对反排物过滤处理中旋流器进行选型以得到最大的分离效率。
如图1所示为本发明除砂旋流器的选型方法的流程图，包括以下步骤。
步骤1，数据收集，对实际生产要求和工作条件进行调查，以及对现场数据进行测试，调查了解常使用的旋流器的类型、反排物的性质、实际使用情况、反排物过滤时常用的入口流量；反排物常用流量具体是指反排物在废水处理装置中过滤时常用的入口流量或排量；
经调查以及对现场数据进行测试后得知反排物的性质、反排物常用流量，本案例用的反排物粘度12mPa·s、含砂比为12％，入口条件排量为20m3/h，通常为实际生产过程中的最小流量，可使用旋流器类型为100型旋流器、150型旋流器、200型旋流器。
步骤2，计算仿真，利用仿真软件及旋流器模型计算所有工况下的除砂旋流器工作情况，收集结果，绘制各个除砂旋流器的分离效率曲线图，作为选择除砂旋流器的参数依据；
参考选型，根据采集数据，再结合确定旋流器的类型、结构，最终建立旋流器的模型，利用Fluent仿真软件，得到待选旋流器在此工况条件下的分离效率，记录。最终整合所有数据绘制成分离效率曲线图。
步骤3，验算校核，根据实际生产要求和工作条件，选择出多组能满足分离要求的旋流器，进行现场测试，如果得到的测量结果与仿真结果一致，则选择完毕，如果不能符合性能要求，则需要重新进行参照选型，直到选出符合分离效率要求的除砂旋流器为止。
其中，反排物在除砂旋流器中固相的分离效率W计算公式为：
Figure BDA0002057299740000071
其中，M1为溢流口流出砂颗粒的质量，M为入流口流入的砂颗粒的质量。
液相的分离效率L的计算公式为：
Figure BDA0002057299740000072
再正交实验设计及结果拟合工况参数(粘度、流量、含砂)分别与100型、150型旋流器除砂效率间函数关系f100型(x)、f150型(x)、f200型(x)：
Figure BDA0002057299740000073
Figure BDA0002057299740000074
Figure BDA0002057299740000075
式中：x1为注聚合物的粘度，x2为混合物入口流量，m3/h，x3为混合物含砂率。
将对除砂旋流器仿真计算得到不同工况参数下最佳分离效率与实际工作时的待选除砂旋流器的分离效率相比较，若待选除砂旋流器的分离效率的最大值大于或等于仿真计算得到的最大值，则选取该待选除砂旋流器作为过滤装置。反之，则分析原因，重现选择除砂旋流器进行步骤2。
最终得到了选型面板，见表1和表2。
表1
Figure BDA0002057299740000081
表2
Figure BDA0002057299740000082
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：仿真计算的步骤，利用除砂旋流器模型及仿真软件计算所有工况下的除砂旋流器工况参数，工况参数包括除砂旋流器的类型、反排物的性质、反排物常用流量，现场对除砂旋流器模型的工况参数数据进行测试，收集仿真数据结果，绘制各个除砂旋流器模型的分离效率曲线图；
步骤二：验算校核的步骤，根据实际生产要求和工作条件，确定旋流器的类型、结构，选择出多组类型的能满足分离要求的除砂旋流器，进行现场一一测试获得各自的测量结果，多组除砂旋流器的测量结果与仿真结果一一进行比对，如果得到的测量结果与仿真结果一致，则选择完毕，如果不能符合性能要求，则需要重新进行参照选型，直到选出符合分离效率要求的除砂旋流器类型为止；
所述除砂旋流器包括100型、150型、200型；从提高除砂效率的角度对现有旋流器综合优化选型，结合正交实验设计及结果拟合工况参数分别与100型、150型、200型旋流器除砂效率间函数关系f100型(x)、f150型(x)、f200型(x)：
Figure FDA0003518482480000011
Figure FDA0003518482480000012
Figure FDA0003518482480000013
其中，x1为注聚合物的粘度，mPa·s， x2为混合物入口流量，m3/h，x3为混合物含砂率。
2.根据权利要求1所述的用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，其特征在于，在仿真计算步骤之前，调查实际生产要求和工作条件，现场测试，得知反排物粘度、含砂比、入口条件排量，进而调查了解常用的除砂旋流器的工况参数，工况参数包括除砂旋流器的类型、反排物的性质、反排物常用流量。
3.根据权利要求1或2所述的用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，其特征在于，反排物在除砂旋流器中固相的分离效率W计算公式为：
Figure FDA0003518482480000021
其中，M1为溢流口流出砂颗粒的质量，M为入流口流入的砂颗粒的质量；
液相的分离效率L的计算公式为：
Figure FDA0003518482480000022
其中，m1为溢流口流出液体的质量，m为入流口流入的液体的质量。
4.根据权利要求1或2所述的用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，其特征在于，依据计算得到的各个除砂旋流器正常运行工况下的除砂效率，通过正交对比试验，确定不同工况条件下，对高粘度的注聚合物反排物过滤的选型图表。
5.根据权利要求4所述的用于注聚合物反排物处理的除砂旋流器的选型方法，其特征在于，选型图表包括表1和表2，如下：
表1：
Figure FDA0003518482480000023
Figure FDA0003518482480000031
表2：
Figure FDA0003518482480000032
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