井口100MPa高压气砂分离器机械设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）题目井口100MPa高压气砂分离器机械设计学生姓名专业班级过程装备与控制工程实验1班指导教师一、课题背景随着我国油气田开采不断深人，大排量压裂酸化工艺的实施，井口反排液中含砂量增加逐年增大。造成能源浪费和环境污染外，还损坏下游设备，增加维护成本和减少使用寿命。在油气井井口安装除砂器，可以有效净化返排液中地层砂、压裂砂、岩屑等固相颗粒，保护下游设备。目前，国内、外除砂器主要有两大类：一类是过滤式或筛网式分离器；另一类是重力式分离器，包括旋流除砂器和简单的沉降容器。国内的地面除砂装置的研制已历经多年，除砂装置分为过滤网式和高压旋流式两种。目前国内油田高压过滤式除砂器应用比较普遍，高压旋流式除砂器却几乎没有现目前国内滤网式除砂器技术已比较成熟，较有代表性的是中石化石油机械公司研发的过滤式除砂装置。该装置储砂筒两侧均有一法兰接口，高位接口为集砂筒人口端，低位为除砂器出口端。目前国内外高压旋流除砂装置典型结构为“旋流筒”+“集砂筒”分体式结构，旋流器安装于旋流筒内部，旋流筒与集砂筒之间通过隔离阀分离，具备油、气、水、砂多相分离功能，分离效率在90%以上。作业过程中，含砂流体由除砂器入口切向射1排砂管入旋流筒，在离心力作用下实现分离，流体中的砂粒及部分油、水经排砂口过旋流筒的沉砂口落入下部集砂筒，分离后的流体经旋流筒的上部流出，当油、水集满砂筒后，液相介质从溢流管流出。中石油研发出了一种气井旋流除砂装置。该装置将两台除砂器和高压管汇控制元件等组装成撬，结构紧凑，撬上设计吊点，以便现场吊装运输。工作原理依靠入口倾斜角将入口气流变成切向向下的旋转流，在圆柱腔完成固液气三相分离，气体由顶部法兰流出，砂粒落入下部锥形集砂腔，液体储存到溢流位置时由溢流口排出。该装置设计压力42MPa,处理气量5×10⁴～15×10⁴m³/d,处理液量10～60m³/d。该设备的缺点是无法根据介质流量和分级粒度调整旋转流，除砂效率不稳定。未开设洗砂口，砂粒无法完全排净。只能手动排砂，在井口压力较大时，工人劳动强度较大，放空、排砂过程中，介质直接排放到大气，存在安全风险。中国的井口除砂技术日趋成熟，在油田现场应用越来越广泛，效果较显著。但随着我国油气田开采不断深入，大排量压裂酸化工艺的实施，井口返排液中含砂量增加逐年增大，现有井口除砂技术已无法满足。参考文献：张思勤，中国油气井高压除砂器技术现状[N].广东石油化工学院学报,095-2562(2021)01-0037-03\t"/kcms2/article/_blank"ShahlaNoori;\t"/kcms2/article/_blank"MaysamSaidi，Numericalsimulationofgas-solidflowinacycloneseparatorwithadditionalinle|

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\t"/kcms2/article/_blank"EngineeringResearchExpress.

Volume6,Issue1

.2024\t"/kcms2/article/_blank"李美求，\t"/kcms2/article/_blank"赵志远，\t"/kcms2/article/_blank"宋德双，\t"/kcms2/article/_blank"詹良斌，\t"/kcms2/article/_blank"曾云，超高压旋流除砂器结构响应面优化及数值模拟

[J]\t"/kcms2/article/_blank"液压与气动.

\t"/kcms2/article/_blank"2023,47(06)\t"/kcms2/article/_blank"陈卓，\t"/kcms2/article/_blank"尚栋栋，\t"/kcms2/article/_blank"王朝阳，高压旋流除砂器的工艺设计与结构优化[J]\t"/kcms2/article/_blank"管道技术与设备.

\t"/kcms2/article/_blank"2023(03)\t"/kcms2/article/_blank"张仁杰，高压除砂器中对冲式消能装置的冲蚀研究[D]\t"/kcms2/article/_blank"西安石油大学2023.\t"/kcms2/article/_blank"王朝阳，高压除砂器中对冲式消能结构设计研究[D]\t"/kcms2/article/_blank"西安石油大学2023二、毕业设计（论文）研究方案通过对调研课题的背景的调研可以发现：。油气开采中压裂作业是其重要环节，然而压裂返排液在返回井口过程中，若不及时分离固相，极易对下游作业设备形成冲蚀等破坏，严重影响现场作业人员的安全性。因此，选用合适的分离除砂设备就显得尤为重要。目前，水力旋流分离器作为一种静态分离设备，主要原理是利用物料密度差异和流体高速旋转产生强大离心力，进而实现高效分离，已广泛应用于压裂返排液的固液两相分离。但是，关于水力旋流器的分离效率的研究一直是当下的热点和难点。主要原因在于，水力旋流器虽然内部结构简单但内流场十分复杂，存在循环流、短路流、高速旋转湍流等因素，难以进行精确检测。可以嘗試采用响应面法建立了溢流管插入深度、底流管直径、溢流管直径与压降及分离效率之间的数学模型，对旋流除砂器进行了结