【摘要】：油田采油井在采油的過(guò)程中,由于砂粒受到流體沖刷從油層中脫離出來(lái),并隨流體進(jìn)入油井形成井內(nèi)沉砂,井內(nèi)沉砂的大量積聚必然造成油層堵塞,導(dǎo)致油井產(chǎn)油率下降,甚至不產(chǎn)油；同時(shí),隨油液進(jìn)入采油設(shè)備的細(xì)砂對(duì)采油生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生磨料效應(yīng),使設(shè)備嚴(yán)重磨損。由于存在細(xì)砂的磨料效應(yīng),使用機(jī)械泵進(jìn)行洗井沖砂受到嚴(yán)格限制。而射流泵不存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,最大限度地降低了油液內(nèi)含細(xì)砂的磨料效應(yīng),是油田洗井排砂的有效設(shè)備。 由于工程發(fā)展的需要,人們對(duì)射流泵的各方面性能提出了更高的要求。雖然射流泵應(yīng)用于原油生產(chǎn)的技術(shù)已經(jīng)十分成熟,但是所采用的單相流理論并不適用于進(jìn)行油井排砂工作的射流泵,應(yīng)該采用固液兩相流理論。目前,射流泵固液兩相流動(dòng)性能研究較少,因此,深入研究射流排砂泵內(nèi)流場(chǎng)顯得非常有必要。由于射流排砂泵內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜,而且在洗井排砂時(shí),固液兩相流體混合會(huì)產(chǎn)生較大的能量損失,造成射流排砂泵傳能效率低,這一因素一直制約其發(fā)展。因此,需要深入研究射流排砂泵內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理,分析射流排砂泵固液兩相流場(chǎng),優(yōu)化匹配結(jié)構(gòu)參數(shù),從而提高洗井沖砂效率,是射流排砂泵固液兩相流場(chǎng)數(shù)值分析的目的所在。 本文結(jié)合吉林大學(xué)與遼河油田勘探管理局合作的“油井沖砂射流泵結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)優(yōu)化分析”項(xiàng)目,對(duì)射流排砂泵結(jié)構(gòu)參數(shù)、除砂性能等方面進(jìn)行研究。主要的研究?jī)?nèi)容如下： (1)結(jié)合所依托項(xiàng)目,說(shuō)明射流排砂泵的工作方式,介紹射流排砂泵結(jié)構(gòu)和工作原理,給出射流泵沖砂洗并的基本技術(shù)參數(shù),為之后的相關(guān)分析計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 (2)通過(guò)對(duì)射流排砂泵基本特性的研究,建立射流排砂泵基本特性方程,得到滿足實(shí)際工況下最優(yōu)面積比和最大壓力比,給出射流排砂泵噴嘴、喉管最優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。理論計(jì)算的結(jié)果表明,當(dāng)面積比為0.719,即噴嘴直徑為6.268mm,喉管直徑為7.392mm時(shí),射流排砂泵具有較高的壓力比。 (3)基于CFD方法確定流場(chǎng)計(jì)算的解決方案；建立射流排砂泵的三維模型,同時(shí)進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置；并對(duì)射流排砂泵固液兩相流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。 (4)根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果分析不同噴嘴、喉管直徑組配關(guān)系下油井射流排砂泵性能,找出最優(yōu)噴嘴喉管組配關(guān)系；分析擴(kuò)散角對(duì)射流排砂泵性能的影響；分析射流排砂泵擴(kuò)散管出口流場(chǎng),優(yōu)化出口結(jié)構(gòu)。 (5)根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果詳細(xì)研究射流排砂泵內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)機(jī)理。數(shù)值模擬結(jié)果表明射流排砂泵進(jìn)口壓力、固相比、速度場(chǎng)分布、壓力場(chǎng)分布相互作用、相互影響,對(duì)射流排砂泵綜合性能產(chǎn)生重要影響,單項(xiàng)性能參數(shù)的提高將導(dǎo)致總體性能的降低；吸入液通道內(nèi)的真空度,直接影響射流排砂泵的抽吸能力和固相比,真空度的提高及真空范圍的加大,有利于提高射流排砂泵的綜合性能；逆流與渦旋產(chǎn)生的逆向速度矢量,是造成壓力損失的主要原因。優(yōu)化設(shè)計(jì)射流排砂泵的結(jié)構(gòu)參數(shù),減少或消除逆流,是提高射流排砂泵作業(yè)效率的關(guān)鍵。 (6)根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果,對(duì)射流排砂泵進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)研究,分析實(shí)驗(yàn)方法的可行性,證明理論設(shè)計(jì)方法和CFD數(shù)值計(jì)算方法可以用于指導(dǎo)射流排砂泵的設(shè)計(jì)與性能研究。 綜上所述,本文基于CFD計(jì)算方法,對(duì)油井射流排砂泵固液兩相流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,分析了影響射流排砂泵性能的關(guān)鍵因素,得到了能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)需求的射流排砂泵。文中的研究工作證明了數(shù)值分析方法和理論設(shè)計(jì)方法對(duì)射流排砂泵的設(shè)計(jì)與性能研究具有一定的指導(dǎo)作用。
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【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】：2011
【分類號(hào)】：TH38

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 趙艷紅;射流泵的水動(dòng)力學(xué)特性及其內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬[D];東北石油大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2403643