自清洁抽油泵旋流器流场模拟及结构设计
发布时间：2021-06-24 18:31
在原油开采过程中,由于井下环境和人为开采的原因,抽油泵易发生卡泵和砂埋管柱等现象,严重影响抽油泵的检泵周期和使用寿命,并制约油井的连续性开采和生产效率。目前,大多数防砂抽油泵并不能从根源上解决砂砾等各种杂物在固定阀总成处沉降淤积的问题。因此,本文通过螺旋通道改变井液流动方向,提出旋流携砂的举升方案,对自清洁抽油泵旋流器的结构进行设计,并利用流场模拟的手段优化了旋流器的结构参数。首先,分析各种杂物在抽油泵中沉降淤积的原因,探讨旋流工具在抽油泵中应用的可行性,研究发现改变井液流动方向和速度,可有效降低砂砾在固定阀总成处的沉积。然后,通过建立井液中砂砾等各种杂物在旋流器内运动的动力学方程,求解其运动速度,研究旋流携砂机理,在此基础上进行自清洁抽油泵旋流器的结构方案设计。此外,通过直管和旋流器内的携砂流动可视化实验以及流场模拟对旋流器的携砂性能进行效果评价,结果表明旋流器可增加井液的径向流速,进而提高携砂能力。最后,采用正交试验的方法,对旋流柱体直径、长度,螺旋叶片导程、厚度和高度等旋流器主要结构参数进行优化设计,得到最优的参数组合;选取5口井进行现场应用,实际应用结果表明,泵效平均提高20....
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属隔膜防砂抽油泵结构示意图
图 1-1 金属隔膜防砂抽油泵结构示意图1-泵筒；2—上部阀罩；3—金属隔膜；4—上游动阀总成；5—柱塞；6—下游动总成；7—下部阀罩孙双研发的长柱塞环封防砂抽油泵[5, 6]运用短泵筒长柱塞结构，长柱塞均不进入至泵筒，进而从源头上防止了砂砾等各种杂物进入泵筒和柱塞间隙的可能性。该泵结构示意图如图 1-2 所示：图 1-2 长柱塞环封防气防砂抽油泵结构示意图1—防尘帽；2—上接头；3—短节；4—防气出油阀；5—长柱塞环缝密封总成；6—泵筒；7—长柱塞；8—顶丝；9—接箍；10—固定阀罩；11—固定阀球阀座；12—下接箍陈庆云、祝令湖等人研制的自旋式防砂泵[7]的核心部件为螺旋阀罩和刮砂器，在井液向上举升时，井液对旋流阀罩产生一个水平切向力，使得该泵能够周向旋转。并且在柱塞下面螺纹连接有刮砂器，可有效阻拦砂砾等各种杂物进入至柱塞和泵筒的间隙，进而防止泵筒与柱塞的间隙磨损，结构如下图 1-3 所示：
图 1-4 动筒式防砂抽油泵结构示意图1—接头；2—外管；3—出油接头；4—游动阀；5—游动阀座；6、15—扶正器；7—保护接头；8、13—刮砂环；9—固定阀；10—固定阀座；11—泵筒；12—柱塞；14—连接管；16—交叉流道魏航信等人基于旋流机理设计研制了旋流防砂抽油泵[9]，该泵的核心部件为设置于游动阀球上方的旋流器，可有效避免砂砾等各种杂物在上游动阀球处沉积。该泵在结构上设计一级沉砂和二级沉砂空间，可避免砂砾等各种杂物参与抽油泵内结构组件之间的相对运动而造成的卡泵。并在该泵尾部设置筛管，以预防砂砾等各种杂物进入泵体。该泵结构如图 1-5 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于旋流携砂机理的高效自清洁抽油泵设计[J]. 屈文涛,鱼强,孙艳萍. 机械研究与应用. 2019(01)
[2]双螺旋管柱提高水平井井筒携砂能力机理研究[J]. 仝少凯,高德利. 西安石油大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]聚驱抽油泵防砂技术及应用[J]. 孔令维. 大庆石油地质与开发. 2018(02)
[4]柱状旋流器在油水分离领域的研究进展[J]. 杨兆铭,何利民,罗小明,吕宇玲,韩云蕊. 石油机械. 2018(03)
[5]输气管线用射流涡流工具的设计及分析[J]. 屈文涛,郭燕楠,孙艳萍. 机械研究与应用. 2018(01)
[6]油井出砂影响因素及防砂技术研究[J]. 施斌. 化工设计通讯. 2018(02)
[7]陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探开发进展与展望[J]. 王香增. 中国石油勘探. 2018(01)
[8]小排量环形柱塞杆式抽油泵的研制与应用[J]. 屈文涛,孙旭光,苟建升,赵进义,周言. 石油机械. 2016(07)
[9]低渗透油藏地层压力保持水平对油水渗流特征的影响[J]. 杜玉山,杨勇,郭迎春,房会春,胡罡,田选华. 油气地质与采收率. 2015(03)
[10]抽油泵固定阀总成的研制与应用[J]. 闫晓敏,闫兰芝,闫新华,杨玉华,郭秋焕. 内蒙古石油化工. 2014(18)
博士论文
[1]双锥旋流器内流场与颗粒运动模拟及其工业应用研究[D]. 崔瑞.武汉科技大学 2015
硕士论文
[1]煤层气排采专用泵优化设计与仿真研究[D]. 郭怡潇.西安石油大学 2013
[2]基于FLUENT的抽油泵泵效的仿真研究与优化[D]. 鹿胜玉.山东大学 2008
本文编号：3247617
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属隔膜防砂抽油泵结构示意图
图 1-1 金属隔膜防砂抽油泵结构示意图1-泵筒；2—上部阀罩；3—金属隔膜；4—上游动阀总成；5—柱塞；6—下游动总成；7—下部阀罩孙双研发的长柱塞环封防砂抽油泵[5, 6]运用短泵筒长柱塞结构，长柱塞均不进入至泵筒，进而从源头上防止了砂砾等各种杂物进入泵筒和柱塞间隙的可能性。该泵结构示意图如图 1-2 所示：图 1-2 长柱塞环封防气防砂抽油泵结构示意图1—防尘帽；2—上接头；3—短节；4—防气出油阀；5—长柱塞环缝密封总成；6—泵筒；7—长柱塞；8—顶丝；9—接箍；10—固定阀罩；11—固定阀球阀座；12—下接箍陈庆云、祝令湖等人研制的自旋式防砂泵[7]的核心部件为螺旋阀罩和刮砂器，在井液向上举升时，井液对旋流阀罩产生一个水平切向力，使得该泵能够周向旋转。并且在柱塞下面螺纹连接有刮砂器，可有效阻拦砂砾等各种杂物进入至柱塞和泵筒的间隙，进而防止泵筒与柱塞的间隙磨损，结构如下图 1-3 所示：
图 1-4 动筒式防砂抽油泵结构示意图1—接头；2—外管；3—出油接头；4—游动阀；5—游动阀座；6、15—扶正器；7—保护接头；8、13—刮砂环；9—固定阀；10—固定阀座；11—泵筒；12—柱塞；14—连接管；16—交叉流道魏航信等人基于旋流机理设计研制了旋流防砂抽油泵[9]，该泵的核心部件为设置于游动阀球上方的旋流器，可有效避免砂砾等各种杂物在上游动阀球处沉积。该泵在结构上设计一级沉砂和二级沉砂空间，可避免砂砾等各种杂物参与抽油泵内结构组件之间的相对运动而造成的卡泵。并在该泵尾部设置筛管，以预防砂砾等各种杂物进入泵体。该泵结构如图 1-5 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于旋流携砂机理的高效自清洁抽油泵设计[J]. 屈文涛,鱼强,孙艳萍. 机械研究与应用. 2019(01)
[2]双螺旋管柱提高水平井井筒携砂能力机理研究[J]. 仝少凯,高德利. 西安石油大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]聚驱抽油泵防砂技术及应用[J]. 孔令维. 大庆石油地质与开发. 2018(02)
[4]柱状旋流器在油水分离领域的研究进展[J]. 杨兆铭,何利民,罗小明,吕宇玲,韩云蕊. 石油机械. 2018(03)
[5]输气管线用射流涡流工具的设计及分析[J]. 屈文涛,郭燕楠,孙艳萍. 机械研究与应用. 2018(01)
[6]油井出砂影响因素及防砂技术研究[J]. 施斌. 化工设计通讯. 2018(02)
[7]陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探开发进展与展望[J]. 王香增. 中国石油勘探. 2018(01)
[8]小排量环形柱塞杆式抽油泵的研制与应用[J]. 屈文涛,孙旭光,苟建升,赵进义,周言. 石油机械. 2016(07)
[9]低渗透油藏地层压力保持水平对油水渗流特征的影响[J]. 杜玉山,杨勇,郭迎春,房会春,胡罡,田选华. 油气地质与采收率. 2015(03)
[10]抽油泵固定阀总成的研制与应用[J]. 闫晓敏,闫兰芝,闫新华,杨玉华,郭秋焕. 内蒙古石油化工. 2014(18)
博士论文
[1]双锥旋流器内流场与颗粒运动模拟及其工业应用研究[D]. 崔瑞.武汉科技大学 2015
硕士论文
[1]煤层气排采专用泵优化设计与仿真研究[D]. 郭怡潇.西安石油大学 2013
[2]基于FLUENT的抽油泵泵效的仿真研究与优化[D]. 鹿胜玉.山东大学 2008
本文编号：3247617
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