【摘 要】
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三相分离器（Three-phase Separator）是页岩气开采阶段过程中至关重要的设备之一。特别是在页岩气初期测试阶段,压裂后的返排液需要通过三相分离器完成分离和计量等工作,高效稳定的三相分离器是控制页岩气测试阶段甲烷排放水平的重要设备。现阶段国内页岩气开发测试阶段分离器多存在适应性差、分离效率低和设备尺寸大等问题,需要对分离器结构设计优化进行研究。优化分离器的结构可以有效消减页岩气开采过程
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三相分离器（Three-phase Separator）是页岩气开采阶段过程中至关重要的设备之一。特别是在页岩气初期测试阶段,压裂后的返排液需要通过三相分离器完成分离和计量等工作,高效稳定的三相分离器是控制页岩气测试阶段甲烷排放水平的重要设备。现阶段国内页岩气开发测试阶段分离器多存在适应性差、分离效率低和设备尺寸大等问题,需要对分离器结构设计优化进行研究。优化分离器的结构可以有效消减页岩气开采过程中甲烷逸散排放,这对改善全球气温上升和节能减排具有非常重要的意义。本研究分析了页岩气开发过程中返排液的产排特性与现场数据,在此基础上,设计适用于页岩气主产区测试阶段的三相分离器主体规格尺寸。利用Fluent软件模拟分离器内部流体流动,并对加装不同设计参数内部构件的分离器进行模拟计算,通过分析模拟结果选择较优的内部构件结构。研究结果表明,即使对于流量变化范围宽泛的页岩气开发返排混合流体,如果强化液位自动控制,仍可对分离器结构进行合理优化。通过模拟计算合理选择分离器内部构件,在入口流速较大的情形下,可有效减小其对内部流场的冲击,挡板型入口构件中倾斜角度约45°时效果最佳;在出口流速较大或情况复杂的情形下,在分离器出口前增加防涡器,可有效防止涡流的产生;水平倾斜以近60°角度聚结板构件更优。并且分析了分离器内部构件对流体的作用,选定聚结构件合理的间距。
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