单出口井下旋流除砂器的内流特性及分离性能

摘要

针对井下工况,设计了集螺旋片导流、旋流除砂、沉降除砂为一体的新型单出口井下旋流除砂器结构.基于混合模型和雷诺应力湍流模型,对除砂器多相流流场和分离机理进行了数值模拟,并对不同入口速度、采出液黏度和砂相粒径对分离效率和压力降的影响进行了计算.结果表明,液砂两相在锥段实现了有效分离,分离后砂相主要集聚在外壁,经重力沉降,沉入尾管底部;随入口速度和砂粒径增大,分离效率增大,随黏度增大,分离效率降低.在采出液黏度小于15 mPa·s,入口速度为4～12 m/s时,此除砂器对粒径大于0.06 mm的砂粒,分离效率可达80％以上,能有效保护采油泵.