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液体搅拌罐固井是石油开采的重要环节

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液体搅拌罐固井是石油开采的重要环节

2020-05-08

 固井是石油开采的重要环节。考虑油井使用寿命等问题,工程上对固井水泥浆有严格的混配要求。固井水泥浆混配过程是水泥灰颗粒在液体介质中均匀混合的过程。液体搅拌罐,属于固液悬浮。搅拌是实现固液悬浮的操作之一。 本文以固井水泥浆混配过程为背景。针对高浓度颗粒装载的特点,在运动方程中加入"拟温度"项来表示颗粒之间的相互碰撞及湍流脉动;通过标准k ?ε模型表示液体的湍流运动;建立相应的数值计算模型并求解搅拌罐内的流场信息。


液体搅拌罐


以往搅拌罐内的研究多集中在固相颗粒离底悬浮上不同,本文考虑搅拌过程中的能耗,分析搅拌桨桨型对罐内固相颗粒均匀悬浮的影响。引入悬浮均匀度和搅拌功率作为判据。经计算对比,桨采用向下泵送时,固体颗粒悬浮效果好,搅拌功率较小,适合应用到固井水泥的混配方案中。

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搅拌设备普遍应用在化工、食品、石油和水处理等行业中,其中固液两相混合搅拌操作是比较常见的操作技术。对固液悬浮搅拌罐中的固-液两相流场进行研究,进而讨论搅拌罐内颗粒相浓度分布的规律,是固液搅拌研究工作的重要组成部分。目前,对稀疏液-固两相混合,颗粒相完全离底悬浮状态下的流场研究常见报道,而对于稠密液-固两相混合,颗粒相完全均匀悬浮状态的研究却少有涉及。本文针对高浓度固井水泥浆的混配搅拌过程,采用CFD技术对搅拌罐内颗粒相完全均匀悬浮状态下的稠密液-固两相流场进行模拟分析。首先基于Eulerian-Eulerian观点建立描述搅拌罐内稠密液-固两相流的"两流体"模型,采用RNGκ?ε湍流模型对流体相的湍流特性进行描述,利用多重参考系法对搅拌罐内稠密液-固两相流的流体动力学特性进行了三维全流场数值模拟,着重分析搅拌罐的结构设计及搅拌转速对颗粒浓度分布的影响,进而对现有搅拌罐的结构进行优化。仅供参考。


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