【摘要】：潛油電泵系統(tǒng)采油法因具有排量大、揚程高、運行平穩(wěn)、機組工作壽命長以及地面工藝流程簡單等優(yōu)點得到廣泛應(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。井液進入潛油電泵之前,首先經(jīng)過螺旋誘導輪增壓后再通過直葉輪進行氣液分離,最大限度減少氣體對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,同時要求螺旋誘導輪的增壓效果明顯。因此,本文利用理論與數(shù)值模擬結(jié)合的研究方法,以計算流體力學、多相流為理論依據(jù),對井下氣液分離器的內(nèi)部流場進行仿真分析,研究了不同工作參數(shù)對井下氣液分離器分離性能的影響,也研究了螺旋誘導輪螺旋參數(shù)對分離器分離性能的影響以及對螺旋誘導輪進行了結(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,具體研究內(nèi)容如下:(1)選用雙流體模型,基于連續(xù)性方程、動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,本文運用有限體積法,通過模擬分析井下氣液分離器內(nèi)部流場得到了內(nèi)部流場的流動規(guī)律。對分離器分離性能的理論進行了分析,進行兩相分離過程模擬,驗證模型的可靠性。計算得到井下氣液分離器的分離效率和壓力增加值。同時研究了不同入口速度、入口含氣量、氣泡尺寸大小以及轉(zhuǎn)速大小變化對分離器的分離效率和壓力增加值的變化規(guī)律,為現(xiàn)場操作提供一定的理論指導。(2)利用單一變量法,按照相同的工作參數(shù),對不同轉(zhuǎn)速下井下氣液分離器的螺旋誘導輪螺旋葉片螺距、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參數(shù)進行模擬分析,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)計奠定基礎(chǔ)。(3)基于RSM曲面響應(yīng)法和數(shù)值模擬計算相結(jié)合的方法對螺旋誘導輪進行優(yōu)化設(shè)計。建立了以分離效率、壓力增加值最大為優(yōu)化目標函數(shù),以螺旋誘導輪螺旋葉片螺距、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)計變量的優(yōu)化數(shù)學模型。通過對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,得到了螺旋誘導輪結(jié)構(gòu)響應(yīng)面模型,并且進一步進行最優(yōu)控制參數(shù)求解,得到了螺旋誘導輪優(yōu)化模型。最后將優(yōu)化的模型與初始結(jié)構(gòu)模型相對比,效果較好。本文為進一步研究井下氣液分離器內(nèi)部流場分布和分離性能的影響提供參考,結(jié)合RSM曲面響應(yīng)法對螺旋誘導輪進行優(yōu)化設(shè)計,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)逡逑由于我國部分油田已經(jīng)進入含氣量中、高油氣開采階段，，怎樣利用好潛油電泵機組逡逑

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

【參考文獻】

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本文編號：2678026