李小畅 陈忠喜 陈成文 古文革 房永

1哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院

2大庆油田设计院有限公司

过滤罐由于其处理效果稳定、操作简单、耐冲击负荷等特点，已成为油田采出水处理的核心装备。在过滤罐中的穿孔管布水系统反冲洗过程中，孔眼布水均匀性是决定其反冲洗效果的主要指标之一，反冲洗效果直接影响出水水质，穿孔管布水不均匀还易导致滤料流失等问题。过去，过滤罐中的穿孔管大阻力布水系统主要基于工程流体力学中的伯努利方程理论，根据压力水头与速度水头的能量转化来确定孔眼开口大小及孔眼布置[1-4]。然而实际工程中，由于过滤罐穿孔管布水系统流场复杂，各孔眼出流时还将受到局部流场及相邻孔眼出流的影响，因此其实际布水均匀性与理论设计往往存在一定偏差。如王天鹏等通过对穿孔管布水系统的三维仿真模拟表明，多孔出流时的流场微观变化对布水均匀性有较大影响[5]。目前，受限于现场条件与测量手段，无法通过对过滤罐穿孔管内部流场及布水均匀性进行实时跟踪与监测的方法对结构进行优化改进设计。近年来，随着计算流体力学理论及计算机硬件性能的发展，CFD 技术因其研究成本低、周期短及可重复性等优点越来越多地应用于油田水处理系统相关问题的分析与优化设计[6-9]。

本文以大庆油田某过滤罐大阻力布水系统为分析对象，通过三维精细化数值建模方法，对穿孔管实际布水系统在实际结构及尺寸下进行了不同流量工况下的流场数值模拟，得到了布水系统各管道与孔眼流量分配特性，并从局部流场结构的角度进行了原因分析。……