机械工程学报

作者：邢雷, 李新亚, 蒋明虎, 赵立新, 蔡萌

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. 大庆油田有限责任公司采油工程研究院 大庆 163453

关键词：微型水力旋流器,结构参数,响应曲面法,进液量,分离性能；

基金：国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目(U21A20104)；提高油气采收率教育部重点实验室开放课题(NEPU-EOR-2021-004)、黑龙江省自然科学基金(LH2022E017)和大庆市指导性科技计划项目(ZD-2021-38)资助项目。

针对超低进液量条件下油水旋流分离精度难以保障问题，提出了一种微型水力旋流器结构。借助3D打印技术试制微型水力旋流器样机，开展室内分离性能测试。基于Plackett-Burman设计对影响旋流器分离性能的主要结构参数进行显著性筛选，得出了结构参数对底流口含油浓度影响的显著性排序。结合最陡爬坡设计与响应曲面法，对显著性较高的结构参数与底流口含油浓度间的数学关系模型进行构建，基于最小二乘法对模型进行求解，确定出可提高分离性能的结构参数最佳匹配方案。对初始微型水力旋流器结构及优化结构开展不同分流比、处理量以及含油浓度条件下的分离性能对比实验，实验得出优化后结构在溢流分流比为30%，处理量为1.0L/min，含油浓度为2%时质量效率最高，达到99.85%。优化后旋流器的分离性能明显高于初始结构，实验结果验证了响应面设计优化方案的准确性，同时也证明了设计的微型水力旋流器在超低进液量条件下油水分离的高效性。

来源：2022年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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