机械工程学报

作者：邢雷, 关帅, 蒋明虎, 赵立新, 李新亚, 陈德海

单位：1. 东北石油大学机械科学与工程学院 大庆 163318;2. 黑龙江省石油石化多相介质处理及污染防治重点实验室 大庆 163318;3. 大庆油田博士后科研工作站 大庆 163458

关键词：水力旋流器,气液分离,分离性能,气核,流场特性；

基金：国家自然科学基金区域创新发展联合基金(U21A20104)、国家自然科学基金(52304064)、中国石油科技创新基金(2024DQ02-0102)、中国博士后科学基金(2023M730481)和黑龙江省博士后基金(LBH-Z23039)资助项目。

同井注采技术是高含水油田经济开采的有效途径，井下狭窄空间内的气液高效分离是保障同井注采规模化应用的技术关键。针对一种适用于采油井筒内的紧凑式气液旋流分离器结构，采用数值模拟、流场测试及性能实验相结合的方法，对紧凑式气液旋流分离器的倒锥长度，这一影响气液分离性能的关键参数开展系统分析，探讨倒锥长度对气液分离过程中的相界面演化及分离特性的影响规律。结果表明：紧凑式气液旋流分离器的倒锥长度直接决定分离过程中的气核轴向分布位置及形态，适当的倒锥长度可以强化气液分离过程进而提升分离性能。研究发现随着倒锥长度的增加，气核宽度逐渐增加，轴向延展长度减小，旋流腔内流场的轴向速度和切向速度由于过流面积的缩减而逐渐增加。研究确定了最佳倒锥长度系数0.3，此时气液分离器的压力损失最小，动态效率系数达到最低值0.6，微气泡颗粒综合停留时间最短为0.34 s，气相分离效率达到最高值97.8%。研究结论对揭示涡旋流场内气液两相流动及界面变形机理起到一定推动作用，为井下气液高效分离设备的研发及应用提供指导和参考。

来源：2025年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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