本文選題：返排液　切入點(diǎn)：四相分離　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鉆井過程中采用分段壓裂工藝,每口井壓裂后產(chǎn)生的返排液約1000m3,如果不經(jīng)過處理而外排,會(huì)對(duì)周圍環(huán)境及地表水系造成嚴(yán)重污染。目前油井返排液的處理方法是將其返排入罐,使其在罐中自然蒸發(fā)并通過人力回收砂子。這種方法使得勞動(dòng)強(qiáng)度大并且不能對(duì)返排液回收利用,造成環(huán)境污染。針對(duì)這些問題,筆者設(shè)計(jì)了一種集沉降、過濾、回收功能的新型返排液除砂裝置,該裝置具有對(duì)油、氣、水、砂四相分離和回收功能。本文主要對(duì)返排液除砂裝置的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)理論、仿真模擬、現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行了深入研究,進(jìn)行的主要工作和結(jié)論如下所示:針對(duì)目前油井返排液處理存在的問題,提出一種新型返排液除砂裝置,并對(duì)除砂裝置進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)。說明了除砂裝置總體布局及其工作原理,并對(duì)主要配套設(shè)備進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。通過對(duì)沉降分離和過濾分離機(jī)理的研究,確定了返排液除砂裝置的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)�；诹黧w力學(xué)原理,在不考慮液相流動(dòng)的不均勻性情況下,進(jìn)行了除砂能力理論計(jì)算分析�；诔澳芰Φ睦碚撚�(jì)算分析對(duì)除砂裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算,并利用Pro/E建立了除砂裝置三維實(shí)體模型。利用FLUENT仿真計(jì)算軟件對(duì)分離罐內(nèi)部流場進(jìn)行仿真模擬并對(duì)砂粒運(yùn)動(dòng)軌跡和沉積進(jìn)行追蹤,研究發(fā)現(xiàn):砂粒受液相流動(dòng)邊界效應(yīng)的影響,砂粒碰到壁面后形成附著作用沿壁面下落,造成壁面附近大量砂粒堆積;砂粒直徑越小受流場影響越大,在流場中的位移和時(shí)間越大;砂粒沉積率隨砂粒直徑的增大而逐漸升高,隨砂粒體積濃度的增加而逐漸降低;當(dāng)砂粒直徑大于0.25mm時(shí),體積濃度降低至5%后油井壓裂返排液中98%的砂粒沉積在分離罐內(nèi)。通過長慶油田某油井現(xiàn)場試驗(yàn)研究表明:除砂裝置能夠?qū)τ途畨毫逊蹬乓褐?9%的砂子回收以及對(duì)壓裂返排液全部回收;砂子回收過程只需1人參與,大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[Abstract]:In the process of drilling, the fracturing process is adopted, and the amount of fluid produced after fracturing is about 1000m3. If the fluid is discharged out without treatment, it will cause serious pollution to the surrounding environment and surface water system.At present, the treatment method of oil well regurgitation liquid is to put it back into the tank, make it vaporize naturally in the tank and recover sand by manpower.This method makes the labor intensity high and can not be recycled, resulting in environmental pollution.In order to solve these problems, the author designed a new desilting device with the functions of sedimentation, filtration and recovery. The device has the function of separating and recovering oil, gas, water and sand by four phases.In this paper, the design scheme, design theory, simulation simulation and field test of the sand removal device are studied. The main work and conclusions are as follows: aiming at the problems existing in the treatment of oil well reflux,In this paper, a new kind of sand removal device with backflow liquid is proposed, and the overall design of the sand removal device is carried out.The general layout and working principle of the sand removal device are explained, and the type selection design of the main supporting equipment is carried out.Based on the study of settling separation and filtration separation mechanism, the design theoretical basis of the sand removal device for backflow liquid is determined.Based on the principle of fluid mechanics, the theoretical calculation and analysis of sand removal capacity are carried out without considering the inhomogeneity of liquid flow.Based on the theoretical calculation and analysis of the sand removal capacity, the structure design of the sand removal device is calculated, and the three-dimensional solid model of the sand removal device is established by using Pro/E.The flow field in the separation tank is simulated by FLUENT software, and the movement track and deposition of sand particles are traced. The results show that the sand particles are affected by the boundary effect of liquid flow.When sand particles come into contact with the wall, the adhesion is formed along the wall, which results in a large amount of sand accumulation near the wall, the smaller the sand diameter is, the greater the influence of the flow field is, the greater the displacement and the time in the flow field.The sand deposition rate increases with the increase of sand diameter and decreases with the increase of sand volume concentration. When the sand diameter is larger than 5%, 98% of sand particles in fracturing fluid are deposited in the separation tank.The field test of an oil well in Changqing Oilfield shows that the sand removal device can recover 99% sand from fracturing fluid and recover all fracturing fluid, and the sand recovery process requires only one person to participate in the recovery process, which greatly reduces the labor intensity.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE93;X741

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本文編號(hào)：1702896