轴入式旋流油水分离器经过现场检验是一种性能稳定可靠的井下分离器,为了进一步提高其分离性能,利用室内实验对其入口结构进行了优化研究。研究结果表明,在同样的工况下,叶片角度小更有利于形成较大的切向速度,更有利于油水旋流分离,分离效率更高;当变化入口流速,叶片安装角度的影响呈现相同的规律;室内实验对比还发现,安装导流叶片的中心棒末端椭球体长细比的增大有利于形成更细的油核,研究结果为入口结构的优化奠定了基础,为其在井下油水分离中的应用提供了指导。

针对井下油水分离技术开展了广泛的文献调研,总结了国内外井下油水分离的现状、工业应用现状和未来发展趋势,为我国井下油水分离的研究提供参考。

T型管多分叉结构在油田中广泛存在,但将其作为一种气液分离器在生产中的应用还不太常见。文中通过对其出气口、出液口结构进行改进,利用室内实物试验,研究得到了在不同条件下其分离性能的变化规律。结果表明,通过对出气口改进,能够降低出气口气体携液能力;当入口混合流速低于1.5 m/s时,气、液两相在T型管内部形成气液界面,当控制气液界面在下水平管上表面和上水平管下表面之间变动时,分离后的气中不含液、液中不含气;当气液界面和入口混合流速都在最佳范围区间内变动,改变入口含气率,T型管的分离性能不变,研究结果为促进T型管在气液分离领域内的工业应用提供了指导。

在挤扩支盘桩越来越受到重视的背景下,综述了挤扩支盘桩的试验研究进展。介绍了实物试验和数值试验两类方法的研究现状,并深入分析了两类方法的优缺点。最后提出实物试验与数值模拟两种方法相结合,形成优势互补,是目前高效开展挤扩支盘桩研究的一种切实可行的方法。

文中综合旋流+膜分离技术于一体,设计了一种井下“旋流+亲油疏水膜”分离装置。对这种装置进行了样机实验和相关性能研究,确定了膜的最优结构形式、膜与旋流复合的最优形式。研究结果表明当将亲油疏水膜与旋流耦合时,膜外不用安装罩时油水分离效果更优;当将旋流油水分离的出油口与膜分离后的出油口连接在一起时,在出水口分流比较小时膜的存在对于促进油水分离效果较明显,出水口分流比较大时膜对于促进油水分离效果较不明显。

通过数值模拟,分析了入口结构对油水在柱形旋流器中分离性能的影响。数值模拟时,油水两相流动采用Fluent中的混合模型,相间的相对运动采用代数滑移模型,湍流影响则使用修正的RNG K-ε湍流模型。获得了入口形状、入口方式和入口位置对柱形旋流器油水分离性能的影响。这些结果为优化柱形旋流器结构奠定了基础。

轴流式井下旋流油水分离器是一种可用于油井中进行油水分离的新型分离器,在室内对影响其压降的因素（入口流量、分流比、含油率等）进行了试验研究。结果表明,与压降相关的无量纲参数Eu主要与Rem、F和导流片结构有关。当导流片结构一定时,Rem为主控参数。采用无量纲参数分析法还得到了压降的计算关系式,该关系式综合考虑操作参数、物性参数等对压降的影响,适用范围更广,为轴流式井下旋流油水分离器在井下应用时的压降预测提供了指导。