柱式氣液旋流分離器設(shè)計(jì)
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- 【摘要】 平衡鉆井技術(shù)有利于防止鉆井液漏失、能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和保護(hù)油氣層，并能提高機(jī)械鉆速等。但是由于欠平衡裝備價(jià)格昂貴，制約著這一技術(shù)的發(fā)展。鑒于這種現(xiàn)狀，自行設(shè)計(jì)了臺(tái)應(yīng)用于欠平衡鉆井的管柱式氣液旋流分離器。管柱式氣液旋流分離器是一種帶有傾斜切向入口及氣體、液體出口的垂直管。它依靠旋流離心力實(shí)現(xiàn)氣、液兩相分離，與傳統(tǒng)的重力式分離器相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、投資節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)容積式分離器的新型分離裝置。在氣液兩相旋流分析的基礎(chǔ)上，建立了預(yù)測(cè)分離性能的機(jī)理模型，該模型包括了入口分離模型、旋渦模型、氣泡及液滴軌跡模型；依據(jù)機(jī)理模型，提出了管柱式旋流分離器工藝設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和工藝步驟.設(shè)計(jì)根據(jù)管柱式旋流分離器的機(jī)理模型以及設(shè)計(jì)工況，完成了管柱式旋流分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析、理論校核、焊接工藝設(shè)計(jì)以及分離器內(nèi)氣液兩相流的數(shù)值模擬，為工程設(shè)計(jì)和理論設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】欠平衡鉆井技術(shù) 旋流分離器 氣 液 兩相流動(dòng) 分離 機(jī)理
模型 設(shè)計(jì)
目錄
柱式氣液旋流分離器設(shè)計(jì) 1
緒論 3
欠平衡鉆井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景 3
1、 設(shè)計(jì)背景 7
1.1 選擇氣液旋流分離器的意義 7
1.2 氣液旋流分離器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7
2、 方案論證 9
2.1 旋流式氣液分離方案的可行性 9
2.2 旋流式分離器的結(jié)構(gòu)及工作原理 9
2.3 旋流式分離器的優(yōu)缺點(diǎn) 10
3、結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì) 10
3.1 入口設(shè)計(jì)分析 10
3.1.1入口管分析 11
3.1.2入口噴嘴分析 11
3.1.3雙入口分析 12
3.2主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 12
3.2.1入口位置 12
3.2.2最佳外形比 12
3.2.3旋流體錐度 12
3.3 出口管設(shè)計(jì)分析 13
4、柱式氣液旋流分離器參數(shù)設(shè)計(jì) 13
4.1 計(jì)算分離器直徑 13
4.2分離器的高度計(jì)算 14
4.2.1確定上半部分的高度 14
4.2.2計(jì)算入口分流區(qū)的高度 14
4.2.3計(jì)算旋渦區(qū)的高度 14
4.2.4氣泡軸向距離計(jì)算 14
4.3分離能力計(jì)算 16
① 徑向方向上 16
② 豎直方向上 17
4.4液面高度的確定 17
4.4.1 氣室壓力p1的確定 17
4.4.2液面高度Z2的確定 19
4.5入口管的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
4.6筒體強(qiáng)度設(shè)計(jì) 22
4.6.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 22
4.6.2 筒體厚度設(shè)計(jì) 22
4.7法蘭的校核計(jì)算 23
4.7.1排氣管法蘭校核計(jì)算 23
4.7.2排液管管法蘭校核計(jì)算 26
5、氣液兩相流場(chǎng)的數(shù)值模擬 29
5.1 數(shù)值計(jì)算方法簡(jiǎn)介 29
5.1.1 控制方程 30
5.1.2湍流模型 31
5.1.3多相流模型 32
5.1.4 數(shù)值計(jì)算方法 34
5.1.5 邊界條件的處理 35
5.2 計(jì)算前處理 35
參考文獻(xiàn) 36 ...
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