本文關(guān)鍵詞：新型離心式真空除氣器的設(shè)計(jì)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(zhì)。控制鉆井液密度是保證鉆井過程壓力平衡的關(guān)鍵工藝,氣侵鉆井液會(huì)影響鉆井液的實(shí)際密度。嚴(yán)重的氣侵現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)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(jìn)行。除氣器便是用來處理氣侵鉆井液的設(shè)備。目前現(xiàn)場使用的除氣器類型主要是真空式除氣器。根據(jù)現(xiàn)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(shí),國內(nèi)外研究人員對除氣器的研究普遍關(guān)注工程應(yīng)用領(lǐng)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(jì)90年代便陷入停滯�，F(xiàn)有除氣器的設(shè)計(jì)主要依靠半經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方式,缺少參考標(biāo)準(zhǔn),對鉆井液除氣機(jī)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(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和前人研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一款具有新型結(jié)構(gòu)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(jìn)行仿真計(jì)算,驗(yàn)證其除氣效率并對流場進(jìn)行分析。根據(jù)該除氣器的特點(diǎn)對其進(jìn)行工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)選,總結(jié)導(dǎo)致除氣效率變化的因素。本文的主要內(nèi)容包括三個(gè)部分：前期調(diào)研與分析、設(shè)計(jì)計(jì)算和理論分析、除氣效率的驗(yàn)證和優(yōu)化。本文的第一部分通過閱讀大量關(guān)于除氣器的研究成果和著作,歸納了除氣器自產(chǎn)生以來的發(fā)展歷程�？偨Y(jié)了目前常見的除氣器型號和除氣方法,并對當(dāng)前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要的概括。提出了當(dāng)前除氣器研究領(lǐng)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(jī)械設(shè)計(jì)理論對除氣器的真空罐、水環(huán)真空泵、離心葉輪、主電機(jī)、V帶傳動(dòng)裝置、主軸等部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,并提出了一種新的真空罐結(jié)構(gòu)。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(jié)影響除氣效率的因素及其規(guī)律。根據(jù)結(jié)論對除氣器的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)選。
【關(guān)鍵詞】：離心式真空除氣器 氣液兩相流 除氣效率 CFD 數(shù)值模擬 流場
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 除氣器的分類9-11
• 1.2.2 國外關(guān)于除氣器的研究11-13
• 1.2.3 國內(nèi)關(guān)于除氣器的研究13-16
• 1.2.4 計(jì)算流體力學(xué)在除氣器研究中的應(yīng)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(jié)18-19
• 第2章 離心式真空除氣器的設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)20-23
• 2.3.1 進(jìn)液管高度設(shè)計(jì)20-21
• 2.3.2 真空罐容積設(shè)計(jì)21-22
• 2.3.3 真空罐罐壁厚度設(shè)計(jì)22-23
• 2.4 離心葉輪設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方法24-27
• 2.5 主電機(jī)設(shè)計(jì)27
• 2.6 V帶傳動(dòng)27-30
• 2.7 軸的設(shè)計(jì)30-32
• 2.8 真空罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-33
• 2.9 本章小結(jié)33-35
• 第3章 兩相流體動(dòng)力學(xué)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(shù)的基本方程38-42
• 3.3 虛擬質(zhì)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(dòng)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(jié)47-48
• 第4章 氣液兩相流數(shù)學(xué)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(shù)理模型48-50
• 4.2.1 除氣器流場的特點(diǎn)48-49
• 4.2.2 數(shù)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(shù)51-52
• 4.4 Eulerian模型數(shù)值方程的建立52-54
• 4.4.1 體積分?jǐn)?shù)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(shù)值模型的邊界條件及相關(guān)設(shè)定56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第5章 除氣器的模型構(gòu)建、效率驗(yàn)證及流場分析57-73
• 5.1 除氣器真空罐內(nèi)部流場的構(gòu)建57-58
• 5.2 網(wǎng)格無關(guān)性和網(wǎng)格質(zhì)量58-60
• 5.3 除氣效率驗(yàn)證方案60-62
• 5.3.1 初始條件的設(shè)定60
• 5.3.2 初始條件的計(jì)算60-61
• 5.3.3 各驗(yàn)證方案的初始條件61-62
• 5.4 除氣器工作流程及效率驗(yàn)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(nèi)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(dòng)過程68-70
• 5.5.3 重力沉降過程70-72
• 5.6 本章小結(jié)72-73
• 第6章 工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)選73-91
• 6.1 離心葉輪轉(zhuǎn)速優(yōu)選73-88
• 6.1.1 驗(yàn)證方案的設(shè)計(jì)73-74
• 6.1.2 除氣器效率驗(yàn)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(zhuǎn)速對離心噴射過程的影響79-80
• 6.1.5 葉輪轉(zhuǎn)速對薄層流動(dòng)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(dǎo)液板結(jié)構(gòu)優(yōu)選88-89
• 6.3 除氣器優(yōu)選方案89-90
• 6.4 本章小結(jié)90-91
• 第7章 結(jié)論與建議91-93
• 7.1 結(jié)論91-92
• 7.2 下一步研究的建議92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻(xiàn)94-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文97

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 楊亮;夏元白;;真空除氣器的液位檢測[J];機(jī)電工程技術(shù);2006年03期

2 李彬;白雪明;錢強(qiáng);張占國;盧勝勇;;離心式真空除氣器的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J];石油機(jī)械;2006年12期

3 蔣曙光;王雪梅;田文衛(wèi);王群倉;米梅;焦文強(qiáng);黃利強(qiáng);;真空除氣器真空度調(diào)節(jié)閥的改進(jìn)與應(yīng)用[J];石油礦場機(jī)械;2006年S1期

4 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];石油礦場機(jī)械;2007年12期

5 劉小瑋;曾禮賓;鄭沖濤;;ZCQ2/3真空除氣器的研究與應(yīng)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(jī)械;1996年06期

7 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 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

2 宋淑軍;ZCQ1/4鉆井泥漿真空除氣器的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西南石油學(xué)院;2005年

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

本文編號：282063