稠油掺稀用静态混合器混合性能数值研究

摘要

掺稀降粘采油过程中，SK 型静态混合器能够有效提高掺稀降粘混合效果与稀油利用率，其中掺稀入口结构决定了稀油在油套环空内的流动，进而影响混合效果与稠稀比。 本文在现有掺稀入口结构基础上，设计了锥形掺稀入口结构与小孔掺稀入口结构，通过数值模拟研究了在油泵抽吸作用下静态混合器内流场特点，并分析了不同掺稀入口下静态混合器混合性能变化规律。在数值计算过程中，采用核心六面体网格与压力边界条件，根据标准与行业规范计算出混合器内流体雷诺数与压降，确定了静态混合器内流体为层流状态以及静态混合器进、出口压差值。 通过对静态混合器内流场参数数值模拟发现静态混合器能够有效提高掺稀降粘混合效果，并且稀油入口与稠油入口压差过小时稀油无法流至掺稀入口，过大会造成稀油资源浪费与混合效果下降，压差适宜值为500Pa。此外，油套环空偏心与倾斜均会导致稠稀比减小与混合效果下降，不利于稠油掺稀降粘，偏心率大于0.5或倾斜率大于0.67时影响更明显。通过数值模拟新型掺稀入口结构下静态混合器的混合性能，发现锥形掺稀入口能有效提高稠稀比与混合效果，锥高为油套环空宽度1/2时性能最佳；小孔掺稀入口模型中，掺稀孔集中分布在一排，且孔数目越多，混合效果越好，但要略差于锥形掺稀入口。 上述数值模拟结果可以为进一步提高掺稀降粘混合效果与稀油利用率提供理论依据和技术指导。

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