天然气水合物原位除砂分离器分离机理CFD分析

邱顺佐，刘沁，杨燕，方兴

（1.宜宾学院 国际应用技术学部，四川宜宾 644000；2.宜宾学院 智能制造学部，四川宜宾 644000；3.西南石油大学 机电工程学院，四川成都 610500）

天然气水合物是一种由天然气分子和水分子形成的冰状结晶化合物，已被公认是一种高效、清洁、储量巨大的替代能源[1-3]．水合物广泛存在于海底浅层沉积物和永久冻土中，全球99%以上的水合物储量位于海洋沉积物中[4]．近年来，包括加拿大、日本和中国在内的许多国家通过降压、热激、固体流化等多种方法进行了实验室实验和试采生产，其中代表性的海洋水合物试采国家有日本和中国[5-6]．试采结果表明，上述各种试采方法在实施过程中都会造成严重的出砂．目前为了解决严重的出砂问题，主要采用传统的防砂方法，如筛管、砾石充填等，但防砂效果并不理想．周守为等在固体流化开采方法的基础上提出了一种新的防砂方法[7]，即井下原位分离除砂，实时去除水合物混合浆液中的砂粒，将其返排回填至储层采空腔中，并介绍了采砂和除砂的原理[8-10]．其中分离器作为该新方法实施的关键装备，其性能决定该方法的实施效果．

水力旋流器和螺旋分离器因其成本低、效率高、设计简单、产量高，是一种主要的分离器，广泛应用于环保、石油工业、选矿和化工等行业[11-14]．此外，现有的研究中已揭示传统结构的水力旋流器的分离机理，如切向入口和简单轴向导叶入口的分离器，以及常见领域的油水分离和……