旋流除砂器具有经济效率高、节约能源、连续性强、部件固定、体积占用小等优点,是目前油气田生产中使用最为广泛的除砂设备,其通过重力和离心力作用将井口所产天然气中的砂粒等杂质除去,从而避免了整个采输气系统遭到杂质破坏,保证生产连续稳定。旋流式除砂器的排砂方式主要可分为连续排砂方式与间歇性排砂方式两种。间歇性排砂是在旋流除砂器下方出砂口安装集砂桶,将分离出的砂或砂液混合物先排放储存在集砂桶中,当集砂桶内砂位较高时,关闭除砂器入口管路,排空集砂桶内砂液的流程,集砂桶排砂常用水力冲砂的方式,由于目前生产中常出现集砂桶内砂粒粘附或排砂管线堵塞而导致排砂不彻底影响除砂器工作从而影响生产等问题,本文针对目前集砂桶排砂问题对水力冲砂系统进行分析研究,并提出一些建议对实际生产提供理论依据。本文通过CFD(Computational Fluid Dynamics)技术研究集砂桶内水力冲砂的工作情况,使用FLUENT软件分别对除砂器内气固分离除砂过程及集砂桶内水力冲排砂过程进行数值模拟计算,研究集砂桶内砂位高度对除砂器分离效率影响、集砂桶底部锥底结构、冲砂管线及出砂管线上排砂阀安装位置等对集砂桶内水力冲砂效果的影响,具体内容如下;(1)排砂时间确定。在旋流除砂器工作过程中,旋流分离出砂粒由下方出流管排至下方集砂桶内,当集砂桶内液面逐渐升高时,锥桶式旋流除砂器内部流场相应变化,对于不同集砂桶内砂位高低,建立除砂几何模型,模拟得出集砂桶内砂位升高对锥桶式旋流除砂器除砂效果的影响,为避免较高砂位影响除砂器效率,确定启动水力冲砂时集砂桶内砂位高度;(2)集砂桶底部锥形结构设计。为保证集砂桶水力冲砂过程中砂粒更容易排出,集砂桶底部常设计为锥形结构以对接出砂管路,底部锥形结构改变,会影响集砂桶内砂粒积累状态及砂粒出流启动速度等,根据集砂桶底部锥底角度不同,建立不同几何模型,使用FLUENT软件液固两相模拟水力冲砂过程,对比各种工况冲砂效果,进而得到最合理锥底角度,进而对集砂桶锥底结构设计给出建议;(3)集砂桶排砂阀安装位置设计。集砂桶底部排砂阀安装位置不同,即水力冲砂出砂口位置不同,砂粒在集砂桶内的累积状态也不同,导致水力冲排砂效果也不同,通过改变排砂阀安装位置,建立不同水力冲砂几何模型,使用FLUENT软件进行液固两相数值模拟,对比冲砂效果,得到最合理出砂口位置,从而对出砂管线截止阀设计给出建议;以本文研究所得成果作为理论支撑,参考实际现场生产,优化旋流除砂器集砂桶排砂系统,从而保证旋流式除砂器的除砂效率,对于保证油气田高效、连续生产十分关键。