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煤层气井排采系统有杆泵运行特性分析

发布时间:2018-03-03 10:34

  本文选题:煤层气井 切入点:有杆泵 出处:《机械工程学报》2017年08期  论文类型:期刊论文


【摘要】:煤层气井低沉没度下泵的运行特性和气水两相流中的动态充满度直接影响到有杆泵的工作优劣,对保证有杆排采系统的正常工作具有重要意义。基于泵阀动力学和水力摩阻分析,建立有杆泵泵阀动态特性数学模型,依据数值求解并结合泵阀开启试验测试结果,得到低沉没度时泵阀的动态特性和顺利开启的临界沉没度条件,同时依据气液两相流数值求解和泵运行特性试验测试结果,分析出泵筒动态充满度变化规律及合理沉没度时泵高效运行条件。结果表明,泵阀开启瞬间阀球的水力摩阻较大,其幅值周期波动的频率较快且在短时间内迅速变小后趋向平稳;泵阀水力摩阻和临界沉没度随冲程冲次的增大而提升,冲次由2.0 min~(-1)调为6.6 min~(-1)后,临界沉没度由2.55 m升至3.05 m;减小冲次和气液比及增大泵入口压力会显著提升泵筒内液位和充满度,且气液比的影响最为显著;提升沉没度会使泵效先迅速增大,达到70%~80%时出现拐点而后增长缓慢,煤层气井主要泵型的临界沉没度通常介于3.0~6.0 m,而合理沉没度需达到15.0~20.0 m以上,以维持高效运行。
[Abstract]:The operating characteristics of the pump and the dynamic filling in the gas-water two-phase flow have a direct impact on the performance of the rod pump. Based on the analysis of pump valve dynamics and hydraulic friction, the mathematical model of the dynamic characteristics of the rod pump valve is established, which is solved according to the numerical value and combined with the test results of the pump valve opening test. At the same time, the dynamic characteristics of the pump valve and the critical submergence condition for the smooth opening of the pump valve are obtained. At the same time, according to the numerical solution of the gas-liquid two-phase flow and the test results of the pump operating characteristics, The variation law of dynamic filling degree of pump cylinder and the operating conditions of pump with reasonable sinking degree are analyzed. The results show that the hydraulic friction of valve ball is larger when the pump valve opens. The frequency of periodic fluctuation of amplitude value is faster and smaller in a short period of time, and the hydraulic friction and critical submergence of pump valve increase with the increase of stroke stroke times, and the impulse times are adjusted from 2.0 mins to 6.6 mins ~ (-1), and the hydraulic frictional resistance and critical submergence degree of the pump valve increase with the increase of stroke stroke times. The critical submergence degree increased from 2.55 m to 3.05 m.The decrease of the impulse and gas-liquid ratio and the increase of the inlet pressure of the pump will significantly increase the liquid level and the filling degree of the pump cylinder, and the effect of the gas-liquid ratio is the most significant, and the lifting of the submergence degree will make the pump efficiency increase rapidly. In order to maintain high efficiency, the critical submergence degree of main pump type in coalbed gas wells is usually between 3.0 ~ 6.0 m, and the reasonable sinking degree should be above 15.0 ~ 20.0 m.
【作者单位】: 青岛理工大学机械工程学院;中国石油大学(华东)石油石化装备新技术研究中心;
【基金】:国家科技重大专项(2011ZX05038) 泰山学者工程专项经费(ts201511038) 山东省重大关键技术(2016ZDJS02A15)资助项目
【分类号】:TE933.3

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