一种新型的气液旋流分离器设计(2)

混合液发生气液分离后，各相按一定的比例浓度分布。液相的体积分数，如图9所示。

由图9可以看出，气液混合物经过分离后，在分离器的上半部分泥浆的体积分数几乎是零，泥浆在分离器的下半部分和排液管中的体积分数明显高于进口管附近的体积分数，特别是在分离器的底部和排液管线中泥浆的体积分数几乎是100%，十分有利的证明了钻井液在分离器内实现了气液的分离。

由图10可以看出在气体出口管内充满气体，携带液量可以忽略。在垂直于旋转轴的截面内，含液量随着半径的增大而增大，这是因为离心力与半径的平方成正比关系，在强旋流场中，高密度的液相沿径向向外运动抛向壁面，较小密度的气相向中心聚集转而向上运动。

4气液两相流场的数值模拟

使用Fluent的前处理器Gambit来离心式分离器三维流道模型的建立及网格的划分，计算网格数7万左右，湍动能、湍湍耗散气相残差收敛精度为10。在率和连续性议程的收敛精度为10，

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计算中，设定每天处理量：液体900m/d，气体90m/d，入口流速为

3

3

6m/s，其中A为入口管截面面积。钻井液密度1500kg/m，粘度

3

0.05Pa·s，来液中气体体积分数为9.09%，气泡直径0.8mm，气体的密度1.185kg/m。

3

边界条件采取如下设置：

（1）入口边界条件为入口速度，速度大小根据流量计算得出，入口湍流值按水力直径大小及湍流强度给定，同时给定分散相的体积分数；

）溢流出口边界选取流动充分发展条件，同时给出分流比；（2

底流出口边界条件为压力出口；

）壁面边界条件：流动边界采用无滑移固壁条件，并使用标（3

准壁面函数法确定固壁附近流动。

建立起的设备三维模型，如图3所示。原型气液分离器流场模拟分析，如图4～图10所示。

图9纵向剖面泥浆体积分数分布图图10纵向剖面气体体积分数分布

5结束语

主要对分离器的各重要零部件进行了设计计算以及流场分该管柱式旋流式分离器可分离气泡小，效率较高，分离器体积析。

使得相对较小，维修量小，工作稳定。旋流式分离器的这些特点，该分离器在钻井过程中用于泥浆的处理具有实用性和可靠性，并

图3设备三维模型

图4进口附近壁面速度场

具有广阔的应用前景。

参考文献

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2韩占中，王敬，兰小平.FLUENT-流体工程仿真计算实例应用［M］.北京：北京理工大学出版社，2004（6）

3冯进，丁凌云等.离心式气液分离器主要结构参数分析［J］.石油机械，2007，35（2）：19～20

4KantorowitzE，DeginaR，KritsA.Fittingcorrectlyshapedsplinestoshiplinesgivenbyinaccuratepoints［J］.ShipTechnologyResearch，2000，47：

图5Z=1.0m横向截面流场矢量图图6Z=1.7m横向截面流场矢量图63～66