發(fā)布時(shí)間：2020-05-23 22:11

【摘要】：潛油電泵系統(tǒng)采油法因具有排量大、揚(yáng)程高、運(yùn)行平穩(wěn)、機(jī)組工作壽命長(zhǎng)以及地面工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。其核心組成部分旋轉(zhuǎn)式氣液分離器是一種井下氣液分離工具,主要由螺旋誘導(dǎo)輪、過渡輪以及直葉輪三部分組成。目前隨著各大油田的深入開采,地層能量逐漸消耗,各區(qū)塊地層壓力降低,油層脫氣,使井液中含有大量的游離氣。井液進(jìn)入潛油電泵之前,首先經(jīng)過螺旋誘導(dǎo)輪增壓后再通過直葉輪進(jìn)行氣液分離,最大限度減少氣體對(duì)潛油離心泵性能的不利影響、避免發(fā)生氣蝕、氣鎖現(xiàn)象。這就要求氣液分離器有較高的分離效率,同時(shí)要求螺旋誘導(dǎo)輪的增壓效果明顯。因此,本文利用理論與數(shù)值模擬結(jié)合的研究方法,以計(jì)算流體力學(xué)、多相流為理論依據(jù),對(duì)井下氣液分離器的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析,研究了不同工作參數(shù)對(duì)井下氣液分離器分離性能的影響,也研究了螺旋誘導(dǎo)輪螺旋參數(shù)對(duì)分離器分離性能的影響以及對(duì)螺旋誘導(dǎo)輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析。該研究結(jié)果可為旋轉(zhuǎn)式井下氣液分離器的操作提供一定理論指導(dǎo),具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)選用雙流體模型,基于連續(xù)性方程、動(dòng)量方程以及能量方程,液相采用RNGk-ε湍流模型,氣相采用零方程湍流模型,本文運(yùn)用有限體積法,通過模擬分析井下氣液分離器內(nèi)部流場(chǎng)得到了內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)規(guī)律。對(duì)分離器分離性能的理論進(jìn)行了分析,進(jìn)行兩相分離過程模擬,驗(yàn)證模型的可靠性。計(jì)算得到井下氣液分離器的分離效率和壓力增加值。同時(shí)研究了不同入口速度、入口含氣量、氣泡尺寸大小以及轉(zhuǎn)速大小變化對(duì)分離器的分離效率和壓力增加值的變化規(guī)律,為現(xiàn)場(chǎng)操作提供一定的理論指導(dǎo)。(2)利用單一變量法,按照相同的工作參數(shù),對(duì)不同轉(zhuǎn)速下井下氣液分離器的螺旋誘導(dǎo)輪螺旋葉片螺距、螺旋葉片外徑、螺旋葉片螺距倍數(shù)以及螺旋葉片厚度四個(gè)參數(shù)進(jìn)行模擬分析,得到了分離器分離效率和壓力增加值隨螺旋誘導(dǎo)輪參數(shù)變化的規(guī)律。通過研究,為井下氣液分離器的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。(3)基于RSM曲面響應(yīng)法和數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)螺旋誘導(dǎo)輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立了以分離效率、壓力增加值最大為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),以螺旋誘導(dǎo)輪螺旋葉片螺距、螺旋葉片外徑、螺旋葉片螺距倍數(shù)以及螺旋葉片厚度為設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。通過對(duì)分離器分離效率和壓力增加值的二次響應(yīng)曲面回歸分析,得到了螺旋誘導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)響應(yīng)面模型,并且進(jìn)一步進(jìn)行最優(yōu)控制參數(shù)求解,得到了螺旋誘導(dǎo)輪優(yōu)化模型。最后將優(yōu)化的模型與初始結(jié)構(gòu)模型相對(duì)比,效果較好。本文為進(jìn)一步研究井下氣液分離器內(nèi)部流場(chǎng)分布和分離性能的影響提供參考,結(jié)合RSM曲面響應(yīng)法對(duì)螺旋誘導(dǎo)輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),為優(yōu)化分離器結(jié)構(gòu)提供參考依據(jù)。
【圖文】：

圖１－２潛油電泵系統(tǒng)逡逑由于我國(guó)部分油田已經(jīng)進(jìn)入含氣量中、高油氣開采階段，，怎樣利用好潛油電泵機(jī)組逡逑

井下氣液分離器二維結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678026