本文關鍵詞：新型離心式真空除氣器的設計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鉆井液是石油鉆井過程中重要的工作介質�？刂沏@井液密度是保證鉆井過程壓力平衡的關鍵工藝,氣侵鉆井液會影響鉆井液的實際密度。嚴重的氣侵現象會導致井涌和井噴的發(fā)生,引發(fā)重大安全事故。因此,需要除去氣侵鉆井液中的氣體以保證鉆井過程安全進行。除氣器便是用來處理氣侵鉆井液的設備。目前現場使用的除氣器類型主要是真空式除氣器。根據現場的使用效果來看,已有的真空除氣器除氣器除氣效率普遍不理想。同時,國內外研究人員對除氣器的研究普遍關注工程應用領域,對除氣理論的研究基本處于空白狀態(tài)。新型除氣器的研發(fā)工作在上世紀90年代便陷入停滯。現有除氣器的設計主要依靠半經驗的設計方式,缺少參考標準,對鉆井液除氣機理的研究非常少,無法對除氣器的研發(fā)提供有效的理論支持。針對這些問題,本文在深入研究鉆井液除氣器的發(fā)展歷程、設計經驗和前人研究文獻的基礎上,設計了一款具有新型結構的離心式真空除氣器。使用CFD軟件對該新型除氣器的工作過程進行仿真計算,驗證其除氣效率并對流場進行分析。根據該除氣器的特點對其進行工作參數和結構進行優(yōu)選,總結導致除氣效率變化的因素。本文的主要內容包括三個部分：前期調研與分析、設計計算和理論分析、除氣效率的驗證和優(yōu)化。本文的第一部分通過閱讀大量關于除氣器的研究成果和著作,歸納了除氣器自產生以來的發(fā)展歷程�？偨Y了目前常見的除氣器型號和除氣方法,并對當前國內外的研究現狀進行了簡要的概括。提出了當前除氣器研究領域存在的問題、本文研究的意義和使用的研究方法。第二部分利用機械設計理論對除氣器的真空罐、水環(huán)真空泵、離心葉輪、主電機、V帶傳動裝置、主軸等部件進行設計計算,并提出了一種新的真空罐結構。第三部分使用Pro/e三維建模軟件建立真空罐三維模型。使用Fluent軟件分析除氣器的除氣效率和流場變化,總結影響除氣效率的因素及其規(guī)律。根據結論對除氣器的工作參數和結構進行優(yōu)選。
【關鍵詞】：離心式真空除氣器 氣液兩相流 除氣效率 CFD 數值模擬 流場
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE927
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 國內外研究現狀9-17
• 1.2.1 除氣器的分類9-11
• 1.2.2 國外關于除氣器的研究11-13
• 1.2.3 國內關于除氣器的研究13-16
• 1.2.4 計算流體力學在除氣器研究中的應用16
• 1.2.5 常用除氣工藝16-17
• 1.3 影響除氣效率的因素17
• 1.4 存在的問題及研究的意義17-18
• 1.5 研究方法18
• 1.6 本章小結18-19
• 第2章 離心式真空除氣器的設計計算19-35
• 2.1 性能規(guī)劃19-20
• 2.2 真空泵選型20
• 2.3 除氣器罐體的設計20-23
• 2.3.1 進液管高度設計20-21
• 2.3.2 真空罐容積設計21-22
• 2.3.3 真空罐罐壁厚度設計22-23
• 2.4 離心葉輪設計23-27
• 2.4.1 離心原件選擇23-24
• 2.4.2 離心葉輪的磨損24
• 2.4.3 離心葉輪設計方法24-27
• 2.5 主電機設計27
• 2.6 V帶傳動27-30
• 2.7 軸的設計30-32
• 2.8 真空罐內部結構設計32-33
• 2.9 本章小結33-35
• 第3章 兩相流體動力學理論概述35-48
• 3.1 兩相流基本概念35-37
• 3.2 流體曳力的基本概念37-42
• 3.2.1 曳力基本方程37-38
• 3.2.2 相間曳力系數的基本方程38-42
• 3.3 虛擬質量力的基本概念42-43
• 3.4 氣侵鉆井液受力分析43-47
• 3.4.1 離心噴射過程鉆井液受力分析44-45
• 3.4.2 薄層流動過程中的受力分析45-46
• 3.4.3 重力沉降過程氣體的受力分析46-47
• 3.5 本章小結47-48
• 第4章 氣液兩相流數學模型48-57
• 4.1 兩相流的研究和處理方法48
• 4.2 兩相流基本數理模型48-50
• 4.2.1 除氣器流場的特點48-49
• 4.2.2 數理模型的選用49-50
• 4.3 歐拉兩流體模型50-52
• 4.3.1 Fluent中的歐拉多相流模型50-51
• 4.3.2 顆粒含量和斯托克斯數51-52
• 4.4 Eulerian模型數值方程的建立52-54
• 4.4.1 體積分數方程52-53
• 4.4.2 控制方程53-54
• 4.5 湍流模型的建立54-56
• 4.6 數值模型的邊界條件及相關設定56
• 4.7 本章小結56-57
• 第5章 除氣器的模型構建、效率驗證及流場分析57-73
• 5.1 除氣器真空罐內部流場的構建57-58
• 5.2 網格無關性和網格質量58-60
• 5.3 除氣效率驗證方案60-62
• 5.3.1 初始條件的設定60
• 5.3.2 初始條件的計算60-61
• 5.3.3 各驗證方案的初始條件61-62
• 5.4 除氣器工作流程及效率驗證62-65
• 5.4.1 除氣器工作流程62-64
• 5.4.2 除氣效率分析64-65
• 5.5 除氣器內部流場分析65-72
• 5.5.1 離心噴射過程66-68
• 5.5.2 薄層流動過程68-70
• 5.5.3 重力沉降過程70-72
• 5.6 本章小結72-73
• 第6章 工作參數和結構的優(yōu)選73-91
• 6.1 離心葉輪轉速優(yōu)選73-88
• 6.1.1 驗證方案的設計73-74
• 6.1.2 除氣器效率驗證74-76
• 6.1.3 流場中氣液兩相分布變化76-79
• 6.1.4 葉輪轉速對離心噴射過程的影響79-80
• 6.1.5 葉輪轉速對薄層流動過程的影響80-86
• 6.1.6 重力沉降過程變化規(guī)律86-88
• 6.2 導液板結構優(yōu)選88-89
• 6.3 除氣器優(yōu)選方案89-90
• 6.4 本章小結90-91
• 第7章 結論與建議91-93
• 7.1 結論91-92
• 7.2 下一步研究的建議92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻94-97
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文97

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3 蔣曙光;王雪梅;田文衛(wèi);王群倉;米梅;焦文強;黃利強;;真空除氣器真空度調節(jié)閥的改進與應用[J];石油礦場機械;2006年S1期

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5 劉小瑋;曾禮賓;鄭沖濤;;ZCQ2/3真空除氣器的研究與應用[J];鉆采工藝;2007年02期

6 段力軍;LZCQ／3離心式真空除氣器[J];石油機械;1996年06期

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  本文關鍵詞：新型離心式真空除氣器的設計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：282063