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污水沉降罐伴热盘管传热特性与结抅应力影响因素研究

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污水沉降罐伴热盘管传热特性与结抅应力影响因素研究

作者：王学勇东北石油大学

学位级别：硕士

随着油田通过大规模注水开采,采出原油含水率增加,污水回收站对油水混合物处理量剧增。油水混合物主要经过污水站中的重力式污水沉降罐进行油水分离,通过收油槽对分离之后的污油进行收集,由于污油粘度大,流动性差,需要伴热盘管对其加热... 详细信息

随着油田通过大规模注水开采,采出原油含水率增加,污水回收站对油水混合物处理量剧增。油水混合物主要经过污水站中的重力式污水沉降罐进行油水分离,通过收油槽对分离之后的污油进行收集,由于污油粘度大,流动性差,需要伴热盘管对其加热进行采收。长期以来,污水沉降罐内伴热盘管的设计没有很准确或理想的计算公式和方法,导致在外界环境温度较低等情况下极有可能会造成无法收油等情况。并且在伴热盘管投产一段时间后,受换热介质、污油及外力作用等因素均会出现不同程度的损坏、变形、腐蚀穿孔泄露等问题,导致污水站外输水质下降。因此,本文以传热学理论为研究基础,建立污水沉降罐及伴热盘管热分析模型,通过对伴热盘管进口流速、进口温度等因素的分析,确定污水沉降罐内污油温度变化,并分析在改变以上因素对伴热盘管结构应力状态及疲劳寿命的影响,确定伴热盘管在高传热低应力下的运行参数,并进行传热效率和结构计算,在现场可实施条件下改变伴热盘管固定方式,进而提高伴热盘管的运行寿命。具体开展的研究工作如下:（1）污水沉降罐伴热盘管传热特性及结构强度分析。建立了污水沉降罐液位举升过程和收油过程中温度场分析热耦合有限元模型,通过计算得出了以下结论:在液位举升过程中污水沉降罐内温度场分析时得到收油槽底部温度在0°位置达到最高值332.3K,在210°位置达到温度最小值318.7K,并且随着收油槽高度的增加温度逐渐降低。在收油过程中污水沉降罐内温度场分析时收油槽底部温度范围为317.6K～330.7K;其次是建立了伴热盘管结构耦合模型,根据伴热盘管在污水沉降罐内的固定方式及所受载荷,确定了伴热盘管的受力状态及边界条件进行计算得到以下结论:伴热盘管在第五圈盘管与出水汇管连接处达到最大应力值,数值为431MPa,对各圈盘管进行强度校核结果均符合强度要求。对伴热盘管最大应力点进行疲劳寿命分析得到疲劳寿命次数为18900次。（2）污水沉降罐伴热盘管传热特性的影响分析。通过对污水沉降罐运行参数、外界环境等因素进行计算。结果表明:进口温度由52℃升高至62℃时收油槽下端温度升高了5.89℃～9.1℃。在改变伴热盘管进口流速以后,第五圈和第六圈盘管温度升高幅度较大。在外界环境温度由-24℃升高到24℃时收油槽低端温度升高了0.6℃～5.1℃。在增加保温层厚度之后,沉降罐180°位置处的污油温度升高了10.7℃～23.7℃。改变管径之后收油槽底部温度增加了5℃～6.7℃。（3）污水沉降罐伴热盘管结构应力与疲劳寿命影响分析。对污水沉降罐运行参数、外界环境等因素进行强度分析与疲劳寿命计算后得到如下结论:在降低伴热盘管进口温度以后,伴热盘管最大应力数值会有所下降,疲劳寿命次数会有所增加。在增加进口流量以后,伴热盘管的最大应力数值变化较小,在进口流速为3m/s和2m/s分别对应的疲劳寿命次数为18830次和18960次。在外界环境温度由0℃增加至24℃以后伴热盘管的应力数值略有增加,疲劳寿命次数由19180次减小到19040次。在增加保温层之后伴热盘管的最大应力数值减小,疲劳寿命次数为19200次与无保温层的18900次相比会有增加。在改变管径以后伴热盘管最大应力有所增加,经过疲劳计算后得到管径为60mm和89mm的疲劳寿命次数分别为18850次和18480次。（4）基于高传热低应力的污水沉降罐伴热盘管结构改进。根据优选出的最优运行参数及伴热盘管结构尺寸,进行伴热盘管改进后传热效率分析得到:在优化以后罐壁处污油温度明显升高,此外收油槽下端温度也升高了0.5℃～6.5℃。同时根据改进后参数进行伴热盘管低应力的改进分析,通过改变固定方式得到:伴热盘管应力从435.7MPa降低到311.9MPa,疲劳寿命次数由18990次增加至34550次。本文通过对污水沉降罐运行参数等因素进行计算,并分析伴热盘管的传热效率以及结构应力状态和疲劳寿命后提出如下建议:首先是伴热盘管可以在满足条件的情况下提高进口流速,进口温度和增加污水沉降罐的保温层,在满足生产的前提下对第四和第五圈伴热盘管环向转动进行限制,通过以上方法可以有效增加污水沉降罐的收油效率并且增加伴热盘管使用寿命。

关键词：污水沉降罐伴热盘管传热分析结构优化疲劳分析参数优选

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大庆油田含油污水沉降罐排泥技术

油气田地面工程 2005年第8期24卷 24-25页

作者：金彦雄任彦中大庆油田工程有限公司

大庆油田开发应用了两种排泥时不停产、排泥过程中不影响正常水质处理、排泥效率高的污水沉降罐排泥技术。其中静压穿孔管排泥技术与其它排泥技术相比具有工艺和设备简单、投资小、操作简便、排泥效率高、自耗水量小、节省人力、运行费... 详细信息

大庆油田开发应用了两种排泥时不停产、排泥过程中不影响正常水质处理、排泥效率高的污水沉降罐排泥技术。其中静压穿孔管排泥技术与其它排泥技术相比具有工艺和设备简单、投资小、操作简便、排泥效率高、自耗水量小、节省人力、运行费用低、不需要附加其它动力,适合大面积推广应用等特点。

关键词：污水沉降罐排泥技术负压排泥器静压穿孔管油田含油污水沉降罐排泥技术大庆大面积推广

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污水沉降罐伴热盘管传热特性与影响因素分析

化工机械 2023年第5期50卷 698-709页

作者：丁宇奇赵砚锋芦烨杨明张佳贺徐鹏超王学勇东北石油大学机械科学与工程学院

在沉降罐液位举升与收油过程中,采用稳-瞬态相结合的全过程传热计算方法,建立了污水沉降罐稳态-瞬态传热温度场分析三维有限元耦合模型,对污水沉降罐和伴热盘管全运行过程传热特性进行分析,得到沉降罐与伴热盘管的温度分布。结果显示:... 详细信息

在沉降罐液位举升与收油过程中,采用稳-瞬态相结合的全过程传热计算方法,建立了污水沉降罐稳态-瞬态传热温度场分析三维有限元耦合模型,对污水沉降罐和伴热盘管全运行过程传热特性进行分析,得到沉降罐与伴热盘管的温度分布。结果显示:在收油过程中,各圈盘管温度由进水侧向出水侧逐渐降低,盘管环向温降在0.1℃/m左右,盘管同一角度径向温降在每圈1℃左右;通过研究不同影响因素可知,进口温度、环境温度的升高以及盘管直径的增大都能有效提高伴热盘管传热特性,而保温层厚度的增大和进口流速的提高对伴热盘管传热特性影响很小,影响因素敏感程度排序为进口温度>环境温度>盘管直径>保温层厚度>进口流速。

关键词：污水沉降罐伴热盘管稳-瞬态传热特性全运行过程

大庆油田P站污水沉降罐清淤项目风险管理研究

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大庆油田P站污水沉降罐清淤项目风险管理研究

作者：孙靖凯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来各采油厂更加注重站内污水系统处理后的水质,污水沉降罐作为污水系统中重要的处理设备,定期对污水沉降罐进行清淤可以保障其处理能力。考虑到储罐的特殊性,污水罐机械清淤工艺的不成熟性,以及现场实际工作中包含动火、高处、受限... 详细信息

近年来各采油厂更加注重站内污水系统处理后的水质,污水沉降罐作为污水系统中重要的处理设备,定期对污水沉降罐进行清淤可以保障其处理能力。考虑到储罐的特殊性,污水罐机械清淤工艺的不成熟性,以及现场实际工作中包含动火、高处、受限空间、临时用电等多种作业的交叉性,潜在风险因素较多,为此对污水沉降罐清淤项目进行科学的风险管理研究意义重大。本文以大庆油田P站污水沉降罐清淤项目为研究对象,分析近几年在污水沉降罐清淤项目风险管理中存在问题及成因。采用流程图法和头脑风暴法得到风险因素识别表,确定风险来源,形成风险清单,以此构建风险评价体系,设人员管理因素、施工管理因素、设备技术因素、环境因素、安全因素五个一级指标。选择模糊综合评价法作为风险评价方法,通过矩阵计算得到各指标的风险权重与风险等级。根据风险分析结果,提出具体应对措施。结合现场情况,制定污水沉降罐清淤项目的监控方法,提出风险管理保障措施,以提高清淤项目风险管理水平。本文研究有助于P站科学地对污水沉降罐清淤项目进行风险管理,提升风险管理能力,同时对污水回收池、排污池等其他污水处理设备清淤的风险管理提供一定的借鉴与参考。

关键词：污水沉降罐模糊综合评价法风险管理

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污水沉降罐过渡层组分分析与治理方法

油气田地面工程 2015年第8期34卷 78-79页

作者：刘福斌大庆油田采油六厂

大庆油田聚喇360污水站沉降罐过渡层厚度不断增加,占据了沉降处理空间,造成沉降罐放水含油量和悬浮固体含量超标,影响回注水水质。对沉降罐内不同液位高度介质进行取样和测试,确定沉降罐内的油水过渡层除含有原油和水外,还含有大量硫酸... 详细信息

大庆油田聚喇360污水站沉降罐过渡层厚度不断增加,占据了沉降处理空间,造成沉降罐放水含油量和悬浮固体含量超标,影响回注水水质。对沉降罐内不同液位高度介质进行取样和测试,确定沉降罐内的油水过渡层除含有原油和水外,还含有大量硫酸盐还原菌和硫化亚铁微粒。采取在沉降罐进水中投加杀菌剂压缩沉降罐油水过渡层,在沉降罐上游的三相分离器和游离水脱除器进液中投加油水分离剂降低沉降罐进水含油量,在污水处理站回收沉降罐上部污油期间增加脱水站游离水脱除器进液中的油水分离剂剂量,并在电脱水器进液中临时投加可抑制电脱水器油水过渡层的二段破乳剂的措施,将沉降罐内油水过渡层的厚度从3 m降低到1 m,沉降罐放水含油量降低到100 mg/L以下。

关键词：污水沉降罐过渡层硫化亚铁取样

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污水沉降罐在刮泥机载荷作用下的受力分析

石油矿场机械 2008年第12期37卷 25-27页

作者：张艳李自力李扬琚选择中国石油大学储运与建筑工程学院山东东营257061

针对旧污水沉降罐在安装刮泥机后的受力可靠性问题,建立了简化力学模型和三维弹塑性有限元模型。利用ANSYS模拟软件计算了导轨和罐壁板在刮泥机工作状态下的位移和等效应力分布及滚轮位于导轨不同位置对整个装置受力的影响程度。计算结... 详细信息

针对旧污水沉降罐在安装刮泥机后的受力可靠性问题,建立了简化力学模型和三维弹塑性有限元模型。利用ANSYS模拟软件计算了导轨和罐壁板在刮泥机工作状态下的位移和等效应力分布及滚轮位于导轨不同位置对整个装置受力的影响程度。计算结果表明,最大等效应力位于导轨与罐壁的连接区域附近;导轨和支撑肋板承担了大部分的刮泥机的重力及流体动载荷;在设计肋板数目及导轨尺寸下,安装刮泥机对储罐的影响不大。为评价该类旧污水沉降罐改造的可行性提供了依据。

关键词：污水沉降罐刮泥机静载荷有限元 ANSYS

污水沉降罐机械清洗及污水减量化处理系统的研制

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化工管理 2019年第17期 69-70页

作者：王维赫大庆市储运销售分公司储运技术服务中心

随着新环保法的颁布实施,油田污染防治与生态保护面临压力越来越大。目前,国内大部分油田均采用罐体人工清洗的方法,这种方法最大问题就是因停产时间长、清泥费时而导致水质处理系统无法正常运行,且蒸汽消耗量大,经济损失严重。除此之... 详细信息

随着新环保法的颁布实施,油田污染防治与生态保护面临压力越来越大。目前,国内大部分油田均采用罐体人工清洗的方法,这种方法最大问题就是因停产时间长、清泥费时而导致水质处理系统无法正常运行,且蒸汽消耗量大,经济损失严重。除此之外还容易造成环境污染,危害现场作业人员的身体。针对这一状况,近年来不断有罐体在线清泥的新技术被开发出来,从实际使用情况来看,均不能够代替污水沉降罐清洗过程。储运销售分公司通过对各采油厂站库的污水沉降罐类型特点,内部结构繁琐程度,罐底含油污泥成分以及污水沉降罐所处地理环境、周边设施的大量调研和分析,自主研发体积小、重量轻、操作简便、工艺模块布局合理、易于搬运,适宜清洗污水沉降罐的机械清洗设备,并在实践中探索并形成了污水沉降罐清洗流程以有效解决人工清洗不彻底,施工安全无保障,可回收资源浪费,环境污染严重的问题,同时降低员工的劳动强度,有效提高工作效率,缩短施工周期,保证安全生产顺利进行,污水沉降罐实现机械清洗将对整个大庆油田乃至全国污水沉降罐清洗工作做出巨大的贡献。

关键词：污水沉降罐机械清洗撬装式含油污泥清洗机罐口连通装置污水分离

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污水沉降罐机械清洗系统的研制

石油石化节能 2023年第3期13卷 62-65页

作者：郑君刘建强王志强大庆油田储运销售分公司 163000

现阶段,国内大部分油田污水沉降罐均采用人工清洗的方式,这种方式存在着极大的安全隐患,易造成环境污染,严重危害作业员工的身体健康。针对以上问题,研制出一套安全、环保的污水沉降罐机械清洗系统,通过抽吸、分离、高压射流、在线检测... 详细信息

现阶段,国内大部分油田污水沉降罐均采用人工清洗的方式,这种方式存在着极大的安全隐患,易造成环境污染,严重危害作业员工的身体健康。针对以上问题,研制出一套安全、环保的污水沉降罐机械清洗系统,通过抽吸、分离、高压射流、在线检测等方式对污水沉降罐进行清洗。人员无需进罐作业、全程机械密闭式清洗,杜绝原油、污水、污泥污染环境,可以有效的解决以上难题,全力推进减排工程建设,夯实安全环保基础,确保生产经营活动依法合规进行,实现安全发展、清洁发展。

关键词：污水沉降罐机械清洗人工清洗研发