多杯等流型油氣分離器外層材料比選實(shí)驗(yàn)研究

韓洪升，董 萌

(東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

多杯等流型油氣分離器外層材料比選實(shí)驗(yàn)研究

韓洪升，董 萌

(東北石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

在井下作業(yè)中，油氣分離器得到了普遍的使用，多沉降杯等流型油氣分離器可以通過沉降杯的沉降作用，達(dá)到氣液分離更加充分的目的。實(shí)驗(yàn)通過研究將 10種不同材料噴涂到沉降杯表面后分別進(jìn)行氣液分離實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，最終確定醇酸黃磁是氣液分離效果最好的材料。

油氣分離器；沉降；氣泡運(yùn)動(dòng)速度；氣泡停留時(shí)間

目前，如何提高采油系統(tǒng)效率是影響油田產(chǎn)量的一個(gè)重要因素。多杯等流型油氣分離器根據(jù)降低液體下降速度從而使氣液分離更充分的原理，有效地提高了采油系統(tǒng)效率。為了進(jìn)一步優(yōu)化其油氣分離效果，本次實(shí)驗(yàn)選擇了10種不同性質(zhì)的材料，由于氣泡運(yùn)動(dòng)速度與氣液分離效率之間成正比例關(guān)系，所以實(shí)驗(yàn)首先比較氣泡在這噴涂了這10種材料玻璃板表面的運(yùn)動(dòng)速度。之后選取效果最好的2種材料噴涂到分離器的沉降杯上進(jìn)行氣液分離實(shí)驗(yàn)，最終選擇出分離效率最好的材料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 氣泡在材料表面運(yùn)動(dòng)速度實(shí)驗(yàn)

首先準(zhǔn)備好 11塊玻璃板，分別將醇酸鐵紅、醇酸黑磁、醇酸紅丹、鐵紅防銹、醇酸灰調(diào)合、硝基鐵紅防銹、鐵紅環(huán)氧脂、醇酸黃磁、灰氯磺化聚乙烯、酚醛紅丹防銹噴涂到玻璃板上，按順序標(biāo)記1-10號(hào)，剩下的空白玻璃板標(biāo)記為11號(hào)。分別將涂有上述材料的玻璃板放置在水中和油中，測定氣泡的運(yùn)動(dòng)速度。

1.1.1 在水中平板表面氣泡的運(yùn)動(dòng)速度實(shí)驗(yàn)

將準(zhǔn)備好的11塊平板分別以30°,45°,60°傾角放入盛滿水的透明容器中，然后得到氣泡在不同傾角平板表面的運(yùn)動(dòng)速度[1,2]，所得結(jié)果如圖1,圖2,圖3所示。

可以看出，噴涂不同材料平板的氣泡運(yùn)動(dòng)速度與傾角的角度成正比[3]。氣泡在 8號(hào)板表面運(yùn)動(dòng)速度最快，在9號(hào)板表面運(yùn)動(dòng)速度僅次于8號(hào)板。

1.1.2 在油中平板表面氣泡的運(yùn)動(dòng)速度實(shí)驗(yàn)

將11塊玻璃板按照剛才的3種傾角分別放入油中[4]，所得結(jié)果如圖4, 圖5, 圖6所示。

可以看出，噴涂不同材料平板的氣泡運(yùn)動(dòng)速度與傾角的角度成正比。氣泡在8號(hào)板和9號(hào)板上的運(yùn)動(dòng)速度最快。所以8號(hào)板的材料和9號(hào)板的材料，即醇酸黃磁、灰氯磺化聚乙烯將被選作進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)的材料。

1.2 氣液分離效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)備三個(gè)沉降杯，其中兩個(gè)分別噴涂醇酸黃磁和灰氯磺化聚乙烯，剩余一個(gè)不噴涂材料，使用這三種沉降杯在油氣比分別是40∶1、50∶1、60∶1，脫氣效率為99%時(shí)進(jìn)行氣液分離實(shí)驗(yàn)[5]，結(jié)果如表1 所示。

圖1 平板以30°傾角放置時(shí)氣泡在表面的運(yùn)動(dòng)速度Fig.1 Velocity of bubble on 30° glass pane

圖3 平板以60°傾角放置時(shí)氣泡在表面的運(yùn)動(dòng)速度Fig.3 Velocity of bubble on 60° glass pane

圖5 平板以45°傾角放置時(shí)氣泡在表面的運(yùn)動(dòng)速度Fig.5 Velocity of bubble on 45° glass pane

表1 脫氣效率達(dá)到99%，3種油氣比時(shí)氣泡停留時(shí)間Table 1 Standing time of bubble under 3 gas-oil ratio when degassing efficiency reaches 99%

2 結(jié) 論

相比未噴涂材料的沉降杯上的停留時(shí)間，氣泡在噴涂醇酸黃磁的沉降杯上停留時(shí)間在油氣比40∶1、50∶1、60∶1時(shí)分別減少了6.35，5.12和3.79 s。在噴涂灰氯磺化聚乙烯的沉降杯上，氣泡的停留時(shí)間在油氣比40∶1、50∶1、60∶1時(shí)減少了1.26，1.67和0.86 s，所以醇酸黃磁是所選10種材料中最有利于氣液分離的材料。

圖2 平板以45°傾角放置時(shí)氣泡在表面的運(yùn)動(dòng)速度Fig.2 Velocity of bubble on 45° glass pane

圖4 平板以30°傾角放置時(shí)氣泡在表面的運(yùn)動(dòng)速度Fig.4 Velocity of bubble on 30° glass pane

圖6 平板以60°傾角放置時(shí)氣泡在表面的運(yùn)動(dòng)速度Fig.6 Velocity of bubble on 60° glass pane

［1］ 車得福，林宗虎，陳學(xué)俊. 氣泡在垂直向上流動(dòng)液體中的形成[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，28 (2)：97-102.

［2］ 蔣炎坤. 水下排氣氣泡運(yùn)動(dòng)特性及其數(shù)值模擬研究[J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32 (10)：49250.

［3］ 程文. 水中氣泡上升速度的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，16 (1)：57260.

［4］ 李小明. 氣泡在不同液體中上升速度的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),，2003，37 (9)：972.

［5］ 劉景宇.多杯等流型氣液分離器分離效果及優(yōu)選實(shí)驗(yàn)研究[D].大慶石油學(xué)院，2010:43-44.

Comparison and Selection of Surface Materials of Multicup Isoflux Oil-gas Separator

HAN Hong-sheng,DONG Meng

（College of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Heilongjiang Daqing 163318，China）

Oil-gas separator is widely used in downhole operation at home and aboard. The multicup isoflux oil-gas separator can make gas-liquid separation more sufficient by settlement action of sediment cup. In this paper, gas-liquid separation experiment was studied by different sediment cups whose surface was respectively sprayed with10 kinds of materials, and experimental data were compared. The results show that alkyd enamel is the best sufficient material for gas-liquid separation.

Oil-gas separator; Settlement; Velocity of bubble; Standing time of bubble

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）03-0491-02

2014-09-24

韓洪升，男，教授，研究方向：多相管流和數(shù)值模擬。E-mail：hanhs500727@sina.com。

董萌，男，碩士，研究方向：多相管流和數(shù)值模擬。E-mail：demond34@sina.com。