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抽油泵旋流防砂机理研究与参数优化

发布时间:2018-02-27 21:31

  本文关键词: 旋流装置 抽油泵 结构设计 油砂分离 参数优选 出处:《西安石油大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:由于我国大部分油田处于开发中后期,油井出砂越来越严重,其结果会对井筒举升设备产生严重影响,造成抽油泵砂卡,增大生产成本。本文利用旋流技术使油-砂实现分离,提高了抽油泵的防砂效果,解决了砂卡问题。首先提出了三种抽油泵防砂方案,根据其特点优选出一种,并设计了该防砂抽油泵的总体结构。其特点是在抽油泵上游动凡尔组件上部增加旋流装置,实现油砂分离。接着对旋流器内部的固液两相流进行了理论分析。阐述了固体颗粒的模拟方法,分析了固-液两相流的基本特征,研究了抽油泵内液体作用在砂粒上的定常阻力、加速度力和所受到的不均匀力。然后采用Gambit软件建立了旋流装置虚拟模型,对其进行了网格划分,用Quad/Pave面网格以及Tet/Hbrid、Tgrid体网格进行划分,并在Fluent软件下,通过VOF模型、RSM湍流模型进行了固液两相流数值模拟。最后根据数值模拟结果,分析了不同参数对旋流效果的影响,通过分析结果得到以下结论:当环空面积增加时,分离效果改善;螺旋槽深度增加,分离效果改善,压力降增加;在一定范围内增加螺旋角,分离效果改善,压力降增大;砂粒含量变大,分离效果基本不变,压力降变化不大;入口速度增加,出口切向速度增加,分离效果基本不变,压力降增加。根据以上分析结果,当螺旋槽顶部直径为Φ22mm,螺旋槽高度为15mm,螺旋角为60?时,抽油泵的防砂效果达到最佳工作条件。
[Abstract]:As most oil fields in China are in the middle and late stage of development, the sand production of oil wells is becoming more and more serious, and the results will have a serious impact on the wellbore lifting equipment, resulting in a sucker pump sand card and an increase in production cost. In this paper, the oil-sand separation is realized by using swirling technology. The sand control effect of sucker pump is improved, and the problem of sand card is solved. Firstly, three kinds of sand control schemes of sucker pump are put forward, and one of them is selected according to its characteristics. The overall structure of the sand control sucker pump is designed, which is characterized by the addition of swirl device to the upper part of the swimming Val assembly on the sucker pump. Oil sand separation is realized. Then the solid-liquid two-phase flow in the cyclone is theoretically analyzed. The simulation method of solid particles is described, and the basic characteristics of solid-liquid two-phase flow are analyzed. In this paper, the steady resistance, acceleration force and non-uniform force of liquid acting on sand particles in subsurface pump are studied. Then the virtual model of swirl device is established by using Gambit software, and it is meshed. Quad/Pave mesh and Tet / Hbridge Tgrid body grid are used to divide the solid / liquid two-phase flow in Fluent software. Finally, according to the numerical simulation results, the influence of different parameters on the swirl effect is analyzed. The following conclusions are obtained from the analysis: when the annulus area increases, the separation effect is improved, the spiral groove depth is increased, the separation effect is improved, the pressure drop is increased, the separation effect is improved and the pressure drop is increased by increasing the spiral angle within a certain range. The sand content increases, the separation effect is basically unchanged, the pressure drop changes little; the inlet velocity increases, the exit tangential velocity increases, the separation effect is basically unchanged, and the pressure drop increases. When the top diameter of the spiral groove is 桅 22mm, the height of the spiral groove is 15mm, the helical angle is 60? At the same time, the sand control effect of the pumping pump reaches the best working conditions.
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE933.3

【参考文献】

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本文编号:1544450

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