多杯等流型油氣分離器外層材料比選實驗研究

韓洪升，董 萌

(東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 163318)

多杯等流型油氣分離器外層材料比選實驗研究

韓洪升，董 萌

(東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 163318)

在井下作業中，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，達到氣液分離更加充分的目的。實驗通過研究將 10種不同材料噴涂到沉降杯表面后分別進行氣液分離實驗，將實驗數據進行比較，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；氣泡運動速度；氣泡停留時間

目前，如何提高采油系統效率是影響油田產量的一個重要因素。多杯等流型油氣分離器根據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效率。為了進一步優化其油氣分離效果，本次實驗選擇了10種不同性質的材料，由于氣泡運動速度與氣液分離效率之間成正比例關系，所以實驗首先比較氣泡在這噴涂了這10種材料玻璃板表面的運動速度。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行氣液分離實驗，最終選擇出分離效率最好的材料。

1 實驗部分

1.1 氣泡在材料表面運動速度實驗

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

1.1.1 在水中平板表面氣泡的運動速度實驗

將準備好的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動速度[1,2]，所得結果如圖1,圖2,圖3所示。

可以看出，噴涂不同材料平板的氣泡運動速度與傾角的角度成正比[3]。氣泡在 8號板表面運動速度最快，在9號板表面運動速度僅次于8號板。

1.1.2 在油中平板表面氣泡的運動速度實驗

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動速度與傾角的角度成正比。氣泡在8號板和9號板上的運動速度最快。所以8號板的材料和9號板的材料，即醇酸黃磁、灰氯磺化聚乙烯將被選作進行下一步實驗的材料。

1.2 氣液分離效果對比實驗

準備三個沉降杯，其中兩個分別噴涂醇酸黃磁和灰氯磺化聚乙烯，剩余一個不噴涂材料，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%時進行氣液分離實驗[5]，結果如表1 所示。

圖1 平板以30°傾角放置時氣泡在表面的運動速度Fig.1 Velocity of bubble on 30° glass pane

圖3 平板以60°傾角放置時氣泡在表面的運動速度Fig.3 Velocity of bubble on 60° glass pane

圖5 平板以45°傾角放置時氣泡在表面的運動速度Fig.5 Velocity of bubble on 45° glass pane

表1 脫氣效率達到99%，3種油氣比時氣泡停留時間Table 1 Standing time of bubble under 3 gas-oil ratio when degassing efficiency reaches 99%

2 結 論

相比未噴涂材料的沉降杯上的停留時間，氣泡在噴涂醇酸黃磁的沉降杯上停留時間在油氣比40∶1、50∶1、60∶1時分別減少了6.35，5.12和3.79 s。在噴涂灰氯磺化聚乙烯的沉降杯上，氣泡的停留時間在油氣比40∶1、50∶1、60∶1時減少了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°傾角放置時氣泡在表面的運動速度Fig.2 Velocity of bubble on 45° glass pane

圖4 平板以30°傾角放置時氣泡在表面的運動速度Fig.4 Velocity of bubble on 30° glass pane

圖6 平板以60°傾角放置時氣泡在表面的運動速度Fig.6 Velocity of bubble on 60° glass pane

［1］ 車得福，林宗虎，陳學俊. 氣泡在垂直向上流動液體中的形成[J].西安交通大學學報，1994，28 (2)：97-102.

［2］ 蔣炎坤. 水下排氣氣泡運動特性及其數值模擬研究[J]. 華中科技大學學報，2004，32 (10)：49250.

［3］ 程文. 水中氣泡上升速度的實驗研究[J]. 西安理工大學學報，2000，16 (1)：57260.

［4］ 李小明. 氣泡在不同液體中上升速度的實驗研究[J]. 西安交通大學學報,，2003，37 (9)：972.

［5］ 劉景宇.多杯等流型氣液分離器分離效果及優選實驗研究[D].大慶石油學院，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：多相管流和數值模擬。E-mail：hanhs500727@sina.com。

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