基于FLUENT的气液分离器内流场仿真研究

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生产测井是油田开发的重要组成部分，可为油田生产提供重要的数据，在油田开采过程中发挥着极其重要的作用n 。目前，油 田产出剖面测井中常采用溢气型集流渗行实际测井，其测量结果与地面量油结果差别较大，根本原因是由于井下油、气、水三相流中气相对流量计的不利影响所造成的 。随着油田开发的不断深化，油井产气是不可避免的现象，油井中油、气、水三相流问题日益突出。对于油水两相流的油井，现有的油田设备能够满足实际测量要求，但对于油气水三相流的油井，解释模型比较复杂，很难得到准确的测量结果。因此，在现有设备的基础上，开发-种气液分离器，降低油井气相对仪器测量的影响，提高测量的精度具有重要的现实意义 。然而，有关气液分离器的关键结构及尺寸对分离效果影响的资料很少，无直接数据可查询，只能依据-些仿真结果来获得，因此，开展仪器仿真研究对仪器的结构设计是具有现实意义的。

1 气液分离器结构及其分离原理在油田测试中，气液分离器安装在套管内，其剖面结构如图1所示，包括集流伞，分流管，出液口，进液 口，排气口，进气 口，挡板等。

仪器的工作原理：油气水混合物由下向上流动时，由于相互之间存在密度差异，轻质相的气比油上升的快，油比水上升的快。气、液混合物冲击挡板，气泡破碎，大部分气泡从集流赏挡板间的缝隙上升到集流伞顶部，形成气顶。原油位于气顶下面形成油堵，油层下面是水。随着集流的不断进行，气项体积不断加大并向下扩张，当气顶的底面到达进气孔时，气体将从进气孔流入仪器，绝大部分气体从上部排气孔排 出伞外，收稿日期：2013-01-28作者简介：牟海维(1963-)，男，教授，博士，主要从事电子类专业教学以及传感测试技术和信息处理等方面的研究。

基 金 项 目 ： 国 家科 技 重 大 专 项 课 题 资 助 项 目(201 1ZX05020-006)8气顶下方含有少量气体的混合液体通过进液孔流入分流管，从而分离了混合物中的气相，达到了气液分离的效果。

本文设计 了两种分离结构：图I(a)和Co)分别为方案-和方案二的结构示意图，由图可知，方案二是在方案-的基础上改变了排气通道的直径。仪器中进液孑L与进气孔之间的距离、分流比 (分离管的截面积与仪器内部截面积之比)、各孔的尺寸以及集流伞是否存在漏失等是影响分离效果的关键因素，由于仿真时模拟条件设置的理想性，故不考虑其漏失。因此本文通过仿真研究优化其影响分离效果的限制因素，并且分析对比两种结构的仿真结果，确定最终结构方案。

1、出液口 2、排气孔 3、二级分流管 4、模拟井筒 5、进气孔6、集流伞 7、挡板8、进液孔 9、-级分流管(a)方案- (b)方案二图1 仪器剖面结构示意图2 气液分离器的结构尺寸气液分离器的关键结构参数主要包括进液孔与进气孔之间的距离、分流比 (分离管的截面积与仪器内部截面积之比)、各孔的尺寸。在这几个参数 中几乎没有-个是可 以直接确定的，这些尺寸-般是通过实验或者经验公式来确定。为了节约设计时间及减少实验费用可考虑用 FLUENT来进行模拟，然后根据模拟结果再进行改进，最终得到分离器最合理的结构。

在使用FLUENT软件进行仿真前，首先采用前处理软件Gambit建立几何模型，再将模型导入到 Fluent中进行模拟计算。通过多次仿真研究，得到分离效果较好的结构尺寸。其