在原油開采過程中,由于井下環(huán)境和人為開采的原因,抽油泵易發(fā)生卡泵和砂埋管柱等現(xiàn)象,嚴重影響抽油泵的檢泵周期和使用壽命,并制約油井的連續(xù)性開采和生產效率。目前,大多數(shù)防砂抽油泵并不能從根源上解決砂礫等各種雜物在固定閥總成處沉降淤積的問題。因此,本文通過螺旋通道改變井液流動方向,提出旋流攜砂的舉升方案,對自清潔抽油泵旋流器的結構進行設計,并利用流場模擬的手段優(yōu)化了旋流器的結構參數(shù)。首先,分析各種雜物在抽油泵中沉降淤積的原因,探討旋流工具在抽油泵中應用的可行性,研究發(fā)現(xiàn)改變井液流動方向和速度,可有效降低砂礫在固定閥總成處的沉積。然后,通過建立井液中砂礫等各種雜物在旋流器內運動的動力學方程,求解其運動速度,研究旋流攜砂機理,在此基礎上進行自清潔抽油泵旋流器的結構方案設計。此外,通過直管和旋流器內的攜砂流動可視化實驗以及流場模擬對旋流器的攜砂性能進行效果評價,結果表明旋流器可增加井液的徑向流速,進而提高攜砂能力。最后,采用正交試驗的方法,對旋流柱體直徑、長度,螺旋葉片導程、厚度和高度等旋流器主要結構參數(shù)進行優(yōu)化設計,得到最優(yōu)的參數(shù)組合;選取5口井進行現(xiàn)場應用,實際應用結果表明,泵效平均提高20.... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬隔膜防砂抽油泵結構示意圖

圖 1-1 金屬隔膜防砂抽油泵結構示意圖1-泵筒；2—上部閥罩；3—金屬隔膜；4—上游動閥總成；5—柱塞；6—下游動總成；7—下部閥罩孫雙研發(fā)的長柱塞環(huán)封防砂抽油泵[5, 6]運用短泵筒長柱塞結構，長柱塞均不進入至泵筒，進而從源頭上防止了砂礫等各種雜物進入泵筒和柱塞間隙的可能性。該泵結構示意圖如圖 1-2 所示：圖 1-2 長柱塞環(huán)封防氣防砂抽油泵結構示意圖1—防塵帽；2—上接頭；3—短節(jié)；4—防氣出油閥；5—長柱塞環(huán)縫密封總成；6—泵筒；7—長柱塞；8—頂絲；9—接箍；10—固定閥罩；11—固定閥球閥座；12—下接箍陳慶云、祝令湖等人研制的自旋式防砂泵[7]的核心部件為螺旋閥罩和刮砂器，在井液向上舉升時，井液對旋流閥罩產生一個水平切向力，使得該泵能夠周向旋轉。并且在柱塞下面螺紋連接有刮砂器，可有效阻攔砂礫等各種雜物進入至柱塞和泵筒的間隙，進而防止泵筒與柱塞的間隙磨損，結構如下圖 1-3 所示：

圖 1-4 動筒式防砂抽油泵結構示意圖1—接頭；2—外管；3—出油接頭；4—游動閥；5—游動閥座；6、15—扶正器；7—保護接頭；8、13—刮砂環(huán)；9—固定閥；10—固定閥座；11—泵筒；12—柱塞；14—連接管；16—交叉流道魏航信等人基于旋流機理設計研制了旋流防砂抽油泵[9]，該泵的核心部件為設置于游動閥球上方的旋流器，可有效避免砂礫等各種雜物在上游動閥球處沉積。該泵在結構上設計一級沉砂和二級沉砂空間，可避免砂礫等各種雜物參與抽油泵內結構組件之間的相對運動而造成的卡泵。并在該泵尾部設置篩管，以預防砂礫等各種雜物進入泵體。該泵結構如圖 1-5 所示：

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]雙螺旋管柱提高水平井井筒攜砂能力機理研究[J]. 仝少凱,高德利.  西安石油大學學報(自然科學版). 2018(03)
[3]聚驅抽油泵防砂技術及應用[J]. 孔令維.  大慶石油地質與開發(fā). 2018(02)
[4]柱狀旋流器在油水分離領域的研究進展[J]. 楊兆銘,何利民,羅小明,呂宇玲,韓云蕊.  石油機械. 2018(03)
[5]輸氣管線用射流渦流工具的設計及分析[J]. 屈文濤,郭燕楠,孫艷萍.  機械研究與應用. 2018(01)
[6]油井出砂影響因素及防砂技術研究[J]. 施斌.  化工設計通訊. 2018(02)
[7]陜西延長石油(集團)有限責任公司油氣勘探開發(fā)進展與展望[J]. 王香增.  中國石油勘探. 2018(01)
[8]小排量環(huán)形柱塞桿式抽油泵的研制與應用[J]. 屈文濤,孫旭光,茍建升,趙進義,周言.  石油機械. 2016(07)
[9]低滲透油藏地層壓力保持水平對油水滲流特征的影響[J]. 杜玉山,楊勇,郭迎春,房會春,胡罡,田選華.  油氣地質與采收率. 2015(03)
[10]抽油泵固定閥總成的研制與應用[J]. 閆曉敏,閆蘭芝,閆新華,楊玉華,郭秋煥.  內蒙古石油化工. 2014(18)

博士論文
[1]雙錐旋流器內流場與顆粒運動模擬及其工業(yè)應用研究[D]. 崔瑞.武漢科技大學 2015

碩士論文
[1]煤層氣排采專用泵優(yōu)化設計與仿真研究[D]. 郭怡瀟.西安石油大學 2013
[2]基于FLUENT的抽油泵泵效的仿真研究與優(yōu)化[D]. 鹿勝玉.山東大學 2008



本文編號：3247617