基于数值模拟的油气混输泵增压单元逐级设计研究

发布时间：2020-05-26 18:02

【摘要】：螺旋轴流式多相泵结构紧凑,对固体颗粒不敏感等优势,在油田生产中具有广阔的应用前景。但由于气体可压,会导致泵内流体的流动参数发生变化。而多相泵中每级增压单元采用相同的结构参数,会导致流体的流动状态与增压单元的结构参数不匹配。为了减少多相泵的水力损失,需对多相泵的几何参数进行调整,达到提高多相泵性能的目的。本文以三级螺旋轴流式多相泵为研究对象,运用CFX软件对该多相泵模型进行数值模拟,探究每级增压单元入口处流动参数的变化规律。结论如下:流体在增压单元内流动的过程中,体积流量和入口液流角均呈下降的趋势,且下降值逐渐减小。并针对入口处体积流量及液流角的变化值,对每级叶轮的轮毂直径及叶轮叶片安放角进行调整。其次,本文采用流量系数法、轴面速度法和经验值法确定叶轮的轮毂直径,并对比每种方法所确定的具有不同轮毂直径多相泵的水力性能,选出能使多相泵性能最优的结构参数。并根据每级增压单元入口处液流角的变化情况,调整叶片安放角,以减少冲击损失对多相泵性能的影响。最后,根据上述方法所确定的几何尺寸重新建立模型并进行数值模拟,将结果与改进前的多相泵进行比较,对比其性能的改进情况。结果表明:在高含气率、高转速区域,多相泵的水力效率相比原多相泵平均提高了4%。从而说明在多相泵内流体可压缩的前提下,需根据多相泵内实际流动参数的变化情况逐级减小轮毂直径及叶片安放角,从而提高多相泵的水力性能。
【图文】：

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混输技术表示传统油田生产系统示意图。在传统的油气运输系统中，在地面上进行加工、分离后才能够进行存储、运输。图 1.2的油气生产系统示意图。与传统油田生产系统相比，多相分离装置，而且在开采过程中提高了开采效率，在后续集[8-17]。目前，多相混输技术已成为油田开发中不可缺少的开：多相混输技术直接将开采出的油、气、水混合物直接运轻质油的损耗；该技术降低了井口回压，延长了油田寿命对边际油田、沙漠油田和海洋油田的开发具有重要意义；相泵代替了油、气混合物的分离设备，减少了设备的建设有显著的经济效益及广泛的应用前景。近年来，挪威、美已经投入大量财力物力用于多相泵的研究工作，其中由挪oseidon 旋转动力泵和英国研制的双螺杆泵已进入工业使用

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图 1.2 多相混输技术生产系统示意图ig. 1.2 The subsea multiphase booster pumping syste多相泵为多相混输系统中的核心部件，其原理是将经过科研工作者数十年的努力，目前已研制出件，，可分为陆上混输泵和水下混输泵；根据多式多相泵和容积式多相泵。旋转动力式多相
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE974.1

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