本文關(guān)鍵詞：基于Fluent的抽油泵水力學(xué)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在有桿抽油系統(tǒng)的組成部分中,抽油泵是關(guān)鍵部件之一。隨著我國大部分油田進入中后期開采階段,油藏環(huán)境變得很復(fù)雜、泵掛加深、油田的效益不斷下降,這使得抽油桿的受力更為復(fù)雜,抽油泵的工作條件越來越惡劣。柱塞與泵筒之間的泄漏量和摩擦力將直接影響有桿抽油系統(tǒng)的生產(chǎn)狀況,目前抽油泵泵閥的運動規(guī)律的研究無法模擬井下抽油泵的真實工作情況。本文針對以上情況,從影響泵工作特性的因素入手,主要做了以下研究:首先,分析了影響柱塞與泵筒之間摩擦力的相關(guān)因素,包括偏心率、間隙等級、泵徑、柱塞運動速度、柱塞上下壓差等,應(yīng)用Gambit軟件,建立了三維柱塞泵筒間隙仿真模型;在Fluent軟件里設(shè)置進出口的壓力、流體屬性以及柱塞速度等約束條件,建立柱塞泵筒間隙瞬態(tài)仿真模型。其次,模擬計算柱塞在同心和偏心不同工況下,牛頓流體和冪律流體分別通過間隙時的泄漏量和摩擦力;根據(jù)模擬結(jié)果,回歸得到泄漏量和摩擦力的表達式;建立了影響因素敏感性分析模型。然后,考慮地面抽油機運動特性,以懸點運動規(guī)律為基礎(chǔ),建立了柱塞運動模型;在得出柱塞運動規(guī)律的情況下,針對上沖程時流體進泵的全過程,建立抽油泵二維模型,并進行網(wǎng)格劃分和邊界條件指定。結(jié)合動網(wǎng)格技術(shù)和UDF編程,應(yīng)用計算流體動力學(xué)軟件Fluent進行數(shù)值模擬,實現(xiàn)了柱塞運動與流場計算域的同步求解。最后,得到不同時刻泵內(nèi)流體速度場分布規(guī)律,以及閥口開度、沉沒壓力、氣液比、原油粘度和柱塞速度等因素對抽油泵充滿程度的影響;數(shù)值模擬的結(jié)果為今后抽油泵工況研究提供了相關(guān)參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：抽油泵 冪律流體 泄漏量 摩擦力 充滿程度
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE933.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 研究目的和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容14-15
• 第2章 柱塞泵筒間隙流場仿真模型15-29
• 2.1 計算流體動力學(xué)簡介15-16
• 2.2 流體流動狀態(tài)判別16-20
• 2.2.1 牛頓流體流動狀態(tài)17-18
• 2.2.2 冪律流體流動狀態(tài)18-20
• 2.3 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分20-24
• 2.3.1 建立間隙模型20-21
• 2.3.2 網(wǎng)格劃分21-23
• 2.3.3 設(shè)置邊界類型23-24
• 2.3.4 保存網(wǎng)格文件24
• 2.4 柱塞泵筒間隙流場仿真計算24-28
• 2.4.1 初步分析網(wǎng)格文件24-25
• 2.4.2 建立求解模型25-26
• 2.4.3 設(shè)置流體的性質(zhì)26
• 2.4.4 設(shè)置邊界條件26-27
• 2.4.5 求解計算27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 柱塞泵筒間隙中泄漏量分析29-44
• 3.1 試驗方案的確定29-33
• 3.1.1 牛頓流體試驗方案29-31
• 3.1.2 冪律流體試驗方案31-33
• 3.2 柱塞泵筒間隙泄漏量理論分析33-36
• 3.2.1 同心間隙泄漏量分析33-35
• 3.2.2 偏心間隙泄漏量分析35-36
• 3.3 泄漏量模擬結(jié)果分析36-43
• 3.3.1 模型仿真結(jié)果36-40
• 3.3.2 泄漏量影響因素極差分析40-42
• 3.3.3 泄漏量表達式回歸42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 柱塞泵筒間隙中摩擦力分析44-55
• 4.1 柱塞所受摩擦力理論分析44-45
• 4.1.1 牛頓流體摩擦力分析44-45
• 4.1.2 冪律流體摩擦力分析45
• 4.2 摩擦力模擬結(jié)果分析45-54
• 4.2.1 模型仿真結(jié)果45-49
• 4.2.2 摩擦力表達式回歸及分析49-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第5章 抽油泵充滿程度仿真分析55-66
• 5.1 數(shù)學(xué)模型55-57
• 5.1.1 柱塞運動模型55-57
• 5.1.2 MIXTURE模型57
• 5.2 抽油泵泵閥流場仿真模型57-60
• 5.2.1 建立柱塞閥球模型57-58
• 5.2.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)置58-59
• 5.2.3 UDF編程及動網(wǎng)格59-60
• 5.2.4 求解計算60
• 5.3 仿真結(jié)果分析60-65
• 5.3.1 速度場分析60-63
• 5.3.2 泵充滿系數(shù)分析63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果71-72
• 致謝72

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