隨著油氣資源開發(fā)的不斷深入,地層能量越來越低,開采方式也發(fā)生了改變,逐漸由自噴采油轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的人工舉升采油。人工舉升采油方法分為兩種,泵抽采油和氣舉采油,泵抽采油又細分為無桿泵和有桿泵兩種。無桿泵采油技術(shù)在石油工業(yè)里面占據(jù)非常重要的地位,全世界約占25%的油井采用的是無桿泵采油技術(shù)。在深井、超深井中由于下泵深度高,地層壓力大、溫度高,傳統(tǒng)的機械抽油設(shè)備因為可靠性下降,效率降低,在上述油井中不能很好地發(fā)揮作用。水力活塞泵由于對油層深度、含蠟、稠油、斜井以及水平井有較強的適應性,大量應用于深井、超深井的開采。水力活塞泵的主要缺點是機組結(jié)構(gòu)復雜,工作可靠性低,加工精度要求高。本文對深井稠油復雜工況下的水力活塞泵做了全新的設(shè)計和全面的分析研究,所做的主要工作有:1.針對傳統(tǒng)水力活塞泵結(jié)構(gòu)復雜、可靠性低的特點,創(chuàng)新性地設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強、泵效高,可以在深井稠油工況下高效運行的新型單作用深井水力活塞泵結(jié)構(gòu)。2.參考新疆塔河油田的采油工況和地層參數(shù),通過計算確定了該水力活塞泵的揚程、排量、沖程、沖次、關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)尺寸等主要技術(shù)參數(shù),并且詳細計算了新型水力活塞泵需要的動力液壓力,泵的排量,動力液流量,泵的漏失量以及泵效和功率。3.利用ANSYS有限元分析對水力活塞泵核心零件進行受力分析和強度校核,分析結(jié)果表明,水力活塞泵關(guān)鍵零部件在實際采油工況和地層條件下可以滿足設(shè)計要求。4.通過AMESIM仿真分析軟件對深井水力活塞泵進行了系統(tǒng)的仿真分析,得到了水力活塞泵井下工作循環(huán)圖,分析了單個抽汲參數(shù)對泵效的影響,對比分析了在單個抽汲參數(shù)下新型水力活塞泵與傳統(tǒng)水力活塞泵的泵效關(guān)系。5.利用FLUENT對水力活塞泵第三流道進行了深井工況下的數(shù)值模擬,分析了不同閥口開度時內(nèi)部流場特性,利用仿真分析得到的結(jié)果對流道結(jié)構(gòu)做了局部改進,并對比分析了結(jié)構(gòu)改進前后的流場特性,對比結(jié)果表明改進方案有效可行。本文創(chuàng)新性地提出一種全新的可以應用于深井工況下的水力活塞泵結(jié)構(gòu)方案,并對核心零件進行設(shè)計計算,對整個水力活塞泵系統(tǒng)以及內(nèi)部流場進行仿真分析。研究分析得到的結(jié)果具有重要的工程應用價值,對水力活塞泵的進一步的設(shè)計研究具有重要指導意義。
【學位單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE933.3
【部分圖文】：

圖２－１閉式水力活塞泵采油系統(tǒng)逡逑Ａ－動力液儲罐；Ｂ－地面動力泵；Ｃ－控制閥；Ｄ－井口四通閥；Ｅ－泵井下機組逡逑

圖３－１提升皮碗結(jié)構(gòu)逡逑１－皮碗；２－剛骨架逡逑

圖３－２動力端活塞２對應缸套逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2821981