油井返排液除砂裝置的設(shè)計研究與現(xiàn)場應(yīng)用.pdf

1、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，會對周圍環(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。這種方法使得勞動強度大并且不能對返排液回收利用，造成環(huán)境污染。針對這些問題，筆者設(shè)計了一種集沉降、過濾、回收功能的新型返排液除砂裝置，該裝置具有對油、氣、水、砂四相分離和回收功能。本文主要對返排液除砂裝置的設(shè)計方案、設(shè)計理論、仿真模擬、

2、現(xiàn)場試驗進(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，并對除砂裝置進(jìn)行了總體方案設(shè)計。說明了除砂裝置總體布局及其工作原理，并對主要配套設(shè)備進(jìn)行了選型設(shè)計。
　　通過對沉降分離和過濾分離機理的研究，確定了返排液除砂裝置的設(shè)計理論基礎(chǔ)。基于流體力學(xué)原理，在不考慮液相流動的不均勻性情況下，進(jìn)行了除砂能力理論計算分析?；诔澳芰Φ睦碚撚嬎惴治鰧Τ把b置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計計算，并利用Pro/E建立了除砂裝置三維實體模型。
　　利用 FLUENT仿真計算軟件對分離罐內(nèi)部流場進(jìn)行仿真模擬并對砂粒運動軌跡和沉積進(jìn)行追蹤，研究發(fā)現(xiàn)：砂粒受液相流動邊界效應(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，體積濃度降低至5％后油井壓裂