【摘要】：嚴(yán)格控制鉆井液的性能參數(shù)對(duì)于平衡壓力鉆井具有重要的意義,而氣侵現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重改變鉆井液的密度,導(dǎo)致其密度下降,粘度升高,對(duì)鉆井安全帶來危害。除氣器是用于除去氣侵鉆井液中小氣泡的設(shè)備。真空除氣器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量大、除氣效率高等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用。為保證除氣效果達(dá)到要求,需要對(duì)真空除氣器的性能進(jìn)行分析,而除氣器的性能很大程度上決定于其內(nèi)部流場(chǎng)的分布。本文以CQQ-01真空除氣器為研究對(duì)象,運(yùn)用CFD方法對(duì)除氣器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)進(jìn)行了分析,同時(shí)分析了除氣器葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響,從而為合理地選擇葉輪參數(shù)提供了依據(jù)。本文采用Inventor軟件建立除氣器三維模型,同時(shí)采用CFD分析軟件STAR-CCM+建立除氣器旋轉(zhuǎn)區(qū)域的CFD仿真模型,對(duì)仿真模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,計(jì)算結(jié)果的殘差監(jiān)測(cè)曲線、入口壓力監(jiān)測(cè)曲線和出口流量監(jiān)測(cè)曲線表明該模型的計(jì)算精確度達(dá)到了要求,對(duì)除氣器旋轉(zhuǎn)區(qū)域中間截面的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和葉片工作面、葉片背面的壓力場(chǎng)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示:從葉片入口到葉片出口,由于葉片旋轉(zhuǎn)做功,液體速度逐漸增大,壓力也逐漸升高;從葉片出口到擴(kuò)壓管出口,液體速度逐漸減小,壓力逐漸升高,液體速度減小導(dǎo)致的動(dòng)能損失轉(zhuǎn)化為液體的壓力能;擴(kuò)壓管內(nèi)側(cè)靠近壁面的地方出現(xiàn)了局部的回流和漩渦,導(dǎo)致內(nèi)側(cè)液體速度較低,而擴(kuò)壓管其他區(qū)域的液體基本平行于壁面向外流動(dòng),最后垂直于出口流向外面;葉片工作面和背面的壓力隨直徑的增大而增大,但在同一直徑的圓周上,工作面的壓力高于背面。根據(jù)對(duì)CFD計(jì)算結(jié)果的分析結(jié)合離心式葉輪機(jī)械的工作原理,驗(yàn)證了CFD模型的正確性。為了得到除氣器葉輪參數(shù)的合理取值,本文針對(duì)除氣器葉輪葉片數(shù)、葉片彎曲形式、葉輪直徑和葉輪轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:葉片數(shù)的增加能使除氣器旋轉(zhuǎn)區(qū)域的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布更加均勻;采用后彎葉片能降低流場(chǎng)內(nèi)的回流和漩渦的面積,同時(shí)能抑制空化現(xiàn)象的出現(xiàn);葉輪直徑的增大能使葉片入口的速度增大,同時(shí)能降低葉片入口的壓力,有利于與外界形成壓力差,從而將液體吸入到葉輪中;葉輪轉(zhuǎn)速的增加會(huì)使葉片旋轉(zhuǎn)區(qū)域的液體速度增加,同時(shí)降低葉片入口的壓力,但也會(huì)使擴(kuò)壓管內(nèi)側(cè)的回流和漩渦面積增大,當(dāng)轉(zhuǎn)速低于1500 r/min時(shí),葉片入口與外界形成的壓力差太小,不利于葉輪吸入液體,當(dāng)轉(zhuǎn)速高于2000 r/min時(shí),會(huì)導(dǎo)致葉片入口壓力太低,從而出現(xiàn)空化現(xiàn)象。
【圖文】：

為 27~51 kPa。該型除氣器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在一個(gè)長(zhǎng)度約為 3800 1100 mm 的拖撬式底座上，水平安裝一個(gè)長(zhǎng)度約為 3000 mm，直徑的真空罐。真空罐的正上方安裝一個(gè)真空泵和氣水分離器。該除氣器00 mm，總重量 1520 kg。氣器的工作過程是：通過真空泵在真空罐內(nèi)產(chǎn)生一定的真空度，從而液吸入到真空罐內(nèi)，鉆井液進(jìn)入真空罐后，在真空罐內(nèi)部上方水平安向槽道內(nèi)流動(dòng)，槽道的端部與兩片傘形分流板連接，鉆井液從槽道板[17]。由于傘形分流板的表面積比較大，，鉆井液在傘形板上擴(kuò)展為10 mm 湍流薄層，在湍流和真空度的共同作用下，鉆井液里的小氣泡浮，氣體釋放，真空泵將釋放的氣體從罐體內(nèi)抽出。真空罐內(nèi)部下方心泵，用來將除氣后的鉆井液排出。離心泵由功率約為 37 kW 的電泵由功率約為 3 kW 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。液位控制機(jī)構(gòu)由三通閥、連桿和，可以對(duì)真空罐內(nèi)的真空度和鉆井液的液位進(jìn)行控制。

第 1 章 緒論表面積的同時(shí)還能減小安裝空間；真空泵和氣水分離器安裝構(gòu)較為緊湊、占用空間小[15]。該真空除氣器根據(jù)單位時(shí)間處G-10 兩個(gè)型號(hào)。其單位時(shí)間處理量分別為 1.9 m3/min 和 3.8×寬×高）分別為 2200×1400×1600（mm）和 2500×150量分別為 1080 kg 和 1770 kg。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P634.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙偉國(guó);盛建萍;楊軍虎;宋啟策;;基于CFD的離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2015年21期

2 喬勝超;王日杰;楊曉霞;閆越飛;;CFD Prediction of Mean Flow Field and Impeller Capacity for Pitched Blade Turbine[J];Transactions of Tianjin University;2015年03期

3 田飛;施衛(wèi)東;張啟華;張德勝;張光建;;2葉片潛水?dāng)嚢铏C(jī)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)特性[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

4 盛其虎;Syed Shah Khalid;熊志民;Ghazala Sahib;張亮;;固定偏角和變偏角垂直軸潮流水輪機(jī)CFD數(shù)值模擬(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2013年02期

5 王亞雄;王鴻洋;;基于STAR-CCM的混合電動(dòng)汽車電池冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)值仿真研究(英文)[J];機(jī)床與液壓;2012年06期

6 魏清順;劉在倫;;基于CFD的離心泵浮動(dòng)葉輪平衡腔壓力數(shù)值分析與驗(yàn)證[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年14期

7 ;An optimization method on runner blades in bulb turbine based on CFD analysis[J];Science China Technological Sciences;2011年02期

8 張保貴;韓烈祥;羨維偉;沈祥東;鄭瀟瀟;石慶;張洪印;柳世杰;;鉆井液密閉分離系統(tǒng)流程方案及裝備配套[J];天然氣工業(yè);2010年06期

9 馬衛(wèi)國(guó);白文雄;張先勇;;真空式除氣器除氣效率分析[J];石油機(jī)械;2009年05期

10 郭君琳;馬翠林;孫建榮;段洪焱;馬繼光;李向前;蘭福全;何宇;;臥式罐結(jié)構(gòu)真空除氣器液面控制系統(tǒng)的改進(jìn)[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2007年12期

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1 舒信偉;基于CFD流場(chǎng)分析的多工況多約束條件的葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2009年

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1 叢林;基于CFD的三種船舶節(jié)能裝置的計(jì)算研究[D];大連理工大學(xué);2017年

2 孫強(qiáng);射流在軟土地層噴射效果的理論分析研究[D];吉林大學(xué);2017年

3 劉寶林;GYC-90水壓閥式?jīng)_擊器位置反饋控制機(jī)理研究[D];吉林大學(xué);2017年

4 王路佳;基于風(fēng)環(huán)境的呼和浩特市中心商業(yè)區(qū)空間布局研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2016年

5 孫啟迪;開架式氣化器表面結(jié)冰傳熱數(shù)值模擬[D];蘭州理工大學(xué);2016年

6 吳繼堯;新型離心式真空除氣器的設(shè)計(jì)與研究[D];西南石油大學(xué);2016年

7 王永飛;基于CFD的電子水泵數(shù)值仿真與流場(chǎng)分析[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

8 孟慶林;某型叉車發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理分析[D];南京航空航天大學(xué);2015年

9 宋志光;多級(jí)離心泵導(dǎo)葉流動(dòng)性能及優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究[D];華南理工大學(xué);2014年

10 田仁斌;水平軸風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能數(shù)值模擬及塔影效應(yīng)研究[D];華中科技大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2708974