投捞式液体驱动射流泵采油装置设计开题报告
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旋流泵结构参数的优化设计的开题报告一、选题背景旋流泵是一种高效率、低能耗、小尺寸、易于维护的离心泵,其不仅在民用市场中广泛应用,还在农业灌溉、农业灭虫、水处理、矿山采矿等领域有着广泛的应用。
旋流泵的性能主要受到结构参数的影响,如旋流室形状、入口直径、出口长度、螺旋转子位置和薄板宽度等。
因此,对旋流泵的结构参数进行优化设计可以提高泵的性能和效率,减少泵的能耗和维护成本,具有重要的意义。
二、选题意义通过旋流泵结构参数的优化设计,可以提高泵的性能和效率,增加能源利用效率,减少能源消耗和排放量,降低维护成本和维修难度,减少对环境的影响。
本研究可以对旋流泵的结构优化提供一定的指导,具有广泛的应用前景。
三、研究目的本研究旨在通过对旋流泵的结构参数进行优化设计,提高泵的水力性能和效率,减少能源消耗和排放量,降低维护成本和维修难度,从而实现泵的可持续发展。
四、研究内容本研究的主要内容包括:1. 对旋流泵进行分析和研究,掌握其基本原理和工作机理;2. 对旋流泵的结构参数进行分析和评估,掌握其对泵性能的影响;3. 运用计算流体力学(CFD)仿真技术,对旋流泵的流场进行数值模拟和分析,并对优化结构参数进行优化设计;4. 开展实验研究,验证优化设计的效果,探究其在实际应用中的优势和局限性;5. 对研究结果进行总结和分析,提出进一步改进和研究的方向。
五、预期结果通过对旋流泵结构参数的优化设计和仿真分析,可以得到泵的优化结构,提高泵的水力性能和效率,减少泵的能耗和维护成本。
预期结果如下:1. 提出适合旋流泵应用的优化结构,可根据不同工况选择合适的结构参数;2. 获得泵的性能曲线和流动特性,为泵的实际应用提供基础数据;3. 减少泵的维护成本和维修难度,提高泵的可靠性和操作便捷性,提高泵的使用寿命。
六、研究方法在本研究中,将采用文献研究、数值模拟、实验研究等方法,具体步骤如下:1. 进行文献研究,系统地掌握旋流泵的基本原理和设计要求;2. 运用CFD软件对旋流泵的流场进行数值模拟和分析,并对不同结构参数进行仿真优化设计;3. 设计相应的实验装置,验证优化设计结构的性能和效果,并对仿真结果进行验证;4. 总结分析实验结果,提出优化设计方案和改进措施。
气液混输泵优化设计及其数值模拟的开题报告一、选题背景气液混输泵常用于海洋石油平台上的工艺流程中,其作用是将自然气和流体混合后输送至岸上处理。
目前气液混输泵的性能一直是一个难题,如何提高气液混输泵的效率、降低能耗、减少故障率是目前气液混输泵优化设计的研究热点。
二、选题意义随着海洋石油开采的深入发展,气液混输泵作为关键设备在海洋石油开采中发挥着重要作用。
气液混输泵的优化设计可以降低机器能耗,提高设备利用率,降低维护成本,提高设备可靠性,为海洋石油开采提供更加稳定、安全、高效的支持。
三、研究内容1. 气液混输泵的工作原理及其优化设计原则的研究;2. 利用计算流体力学(CFD)方法对气液混输泵进行数值模拟,探究气液混输泵内部流场分布及影响因素;3. 针对气液混输泵的建模和参数优化方法的研究;4. 基于优化设计的气液混输泵样机制造与测试。
四、研究方法1. 理论分析:对气液混输泵的工作原理及其优化设计原则进行深入研究;2. 数值模拟:利用CFD方法对气液混输泵进行数值模拟,探究气液混输泵内部流场分布及影响因素;3. 建模优化:根据研究结果对气液混输泵进行建模和参数优化设计;4. 样机制造与测试:基于优化设计的气液混输泵样机制造并进行实际测试。
五、预期成果1. 对气液混输泵的工作原理及其优化设计原则进行深入研究,探究气液混输泵内部流场分布及影响因素;2. 构建气液混输泵的数学模型,并利用数值模拟方法对气液混输泵进行优化设计;3. 设计并制造优化后的气液混输泵样机,进行实际测试;4. 提出气液混输泵优化设计变形的建议,为实际生产提供有益帮助。
六、研究难点1. 气液混输泵在不同流量工况下的性能预测和设计;2. 针对气液混输泵的流体力学机理分析;3. 流体设计与结构设计的优化协调。
七、研究进度安排1. 研究气液混输泵的工作原理及其优化设计原则,分析工作原理和影响因素,完成文献调研(1个月);2. 建立气液混输泵的数学模型,对气液混输泵进行数值模拟,并针对气液混输泵的内部流场进行分析(3个月);3. 基于数值模拟结果,对气液混输泵进行建模和参数优化设计(2个月);4. 研发气液混输泵样机,并进行实际测试(4个月);5. 数据处理和仿真分析,并提出气液混输泵气液混输泵优化设计变形的建议(2个月);6. 撰写论文及毕业设计(2个月)。
本科毕业设计(论文)·题目偏心配水器投捞器设计学生姓名学号1103030143教学院系机电工程学院专业年级机械工程及自动化2011级指导教师职称讲师单位西南石油大学辅导教师职称单位完成日期2015年06 月01日Southwest Petroleum UniversityGraduation ThesisDesign of Eccentric Water DistributorPulling and Running ToolGrade: 2011Name: Du JinyiSpeciality: Mechanical Engineering andAutomationInstructor: Ye ZheweiSchool of Electrical Engineering2015-06摘要偏心配水器投捞器是一种与配水器配套使用的井下工具,用于对偏心配水器中的堵塞器实施投放、打捞的专用工具,是堵塞器更换水嘴必不可少的工具。
在投捞器下放过程中,投捞爪能否下放到位,投捞爪能否张开到位是影响投捞器投捞成功率的关键因素。
本课题对投捞器投捞爪和凸轮控制装置进行改进设计,在投堵塞器的下入过程中,要确保投捞爪以及堵塞器完全收入投捞器的腔体内,不超过投捞器本身的最大直径,取消了投捞接头处的扭簧结构,提高了投捞的可靠性。
对凸轮的外轮廓线进行改进,使得当凸轮转过一定角度后,投捞爪就能被释放,凸轮在下入过程中也要收入投捞器的最大直径内,上提时凸轮顺时针转动,释放投捞爪,导向爪的释放装置与投捞爪处的释放装置相似。
把导向和投捞分工化,比传统投捞器导向和投捞都由投捞爪来完成更可靠,提高投捞的合格率。
关键词:偏心配水器;投捞器;堵塞器;AbstractEccentric water and pulling is a down hole tool and supporting the use of water distribution, for eccentric water blockage in the delivery device embodiment, special tools salvage is clogged replacement faucet indispensable tool. Fishing in the investment process is decentralized, and pulling claw can decentralization in place, and pulling open the claw can be a key factor in place and pulling and pulling device success rate impact. The issue of control and pulling and pulling jaws and cam control means to improve the design, in the next vote plugging into the process, to ensure tripping claw and packer are completely within investment income is fishing, not more than tripping device itself The maximum diameter of the abolition of the joints and pulling torsion structure and improve the reliability of tripping. The outer contour of the cam is improved so that when the cam rotated a certain angle, and pulling claw can be released into the maximum diameter of the cam in the next process should revenue tripping device, when the lift cam clockwise, release tripping pawl release means and the guide pawl release means and pulling claws at similar. The division of the fishing guide and investment than the traditional cast fishing is fishing guide and cast by cast fishing claw to complete more reliable, improve the passing rate cast fishing.Key words:eccentric water distributor; pulling and running tool ; blanking plug目录1前言 (1)1.1设计的目的和意义 (1)1.2偏心配水器投捞器的发展现状和发展趋势 (2)1.2.1国内投捞器的发展状况 (2)1.2.2国外投捞器的发展状况 (4)2 投捞器的简介及应用 (7)2.1投捞器的介绍 (7)2.2投捞器的主要结构及工作原理 (7)2.3主要研究内容 (8)3偏心配水器投捞器总体设计 (9)3.1投捞器的投捞过程 (9)3.2投捞器方案的确定 (12)3.3偏心配水器投捞器的最大外径的确定 (13)3.4偏心配水器投捞器总长的确定 (13)4偏心配水器投捞器的具体设计 (13)4.1装配关系的描述 (13)4.2投捞爪释放机构的设计 (15)4.3投捞爪的设计 (16)4.4投捞接头的设计 (18)4.5导向爪的设计 (19)4.6导向头的设计 (20)4.7绳帽的设计 (21)5投捞器的设计与计算 (22)5.1投捞爪圆柱压缩弹簧的设计计算 (22)5.1.1工作条件的确定 (22)5.1.2弹簧的设计算计 (23)5.2导向爪圆柱压缩弹簧的设计计算 (26)5.2.1工作条件的确定 (26)5.2.2弹簧的设计计算 (27)5.3凸轮扭簧的设计计算 (30)5.3.1扭簧最大工作扭矩的计算 (30)5.3.2扭簧的设计计算 (31)5.4销轴的选择 (32)5.5销轴的强度校核 (32)6结论 (34)谢辞 (35)参考文献 (36)1前言1.1设计的目的和意义油田在投入生产之后,油田地层能量(地层压力)随之降低,为了让地层压力维持在饱和压力附近,为维持油井的良好的生产能力,需要向地层注水来补充地层流失能量。
正循环和反循环射流泵动力液的流动方式有正反循环之分。
所谓正循环,就是动力液从地面经油管被注入井下射流泵中,混合液从环空中反排到地面;反循环正好相反。
3.1.2 选择循环方式本次设计考虑到混合液流量比动力液大、油套环空截面积比油管截面积大,所以为了减小混合液反排过程的阻力损失,选择正循环方式。
3.1.3 选择动力液本次设计选择水作为射流泵的动力液。
3.2 确定投捞方案3.2.1 机械投捞机械投捞,就是用钢丝绳拴住射流泵的打捞头,将泵油管中投放到井下的底座上,当需要对泵进行维护维修或更换时,下放钢丝绳,捕捉到泵的打捞头,将泵从井底打捞上来。
机械投捞方式的优点是费用低、操作简单,缺点是打捞可靠性相对不够,倘若泵的打捞头出现问题,钢丝无法套住打捞头就无法打捞出泵。
3.2.2 液力投捞液力投捞,就是利用液压液力的手段对射流泵装置进行投放和打捞操作,就是当需要检泵或换泵时,通过调整液体回路,使动力液的压力作用在射流泵上,作用力方向向上,从而将泵的投捞部分从井底顶到井口被捕捉器捕捉到。
液力投捞过程如图3-1所示。
(a)表示了下泵状态,泵由油管投入,动力液通过四通阀进入油管,同泵一起下行,由于封隔器上部压力大于下部压力,坐在泵筒下部的固定阀关闭,油管内的液体由油套管环形空间返出,使泵继续下行,直至进入泵筒。
(b)为工作状态,此时动力液源源不断地经四通阀进入油管,并进入泵中,泵开始工作,产生抽吸作用,使固定阀打开,地层液进入泵内,经泵加压后,排到油套管环形空间并返出至地面。
如果发生了故障,或者别的原因需要起泵,就要转动井口四通阀,使其成为反循环,即动力液由套管进,乏动力液由油管出,如图(c)所示,动力液从油套管环形空间进入后,在压力的作用下,泵的提升阀关闭,提升皮碗张开,由于压力继续增加,使泵离开固定阀座,随即固定阀关闭,泵在动力液的推动下沿油管内上行,直至井口被捕捉器捉住[1]。
液力投捞的优点是可靠性高,缺点时不如机械投捞方便,费用较高。
直线往复式潜油电泵采油技术研究及应用的开题报告开题报告题目:“直线往复式潜油电泵采油技术研究及应用”一、选题背景和意义石油资源是当前世界重要的能源之一,而油田的开发与产出则是石油生产的基础和关键。
而随着油田的逐渐老化与油层的逐渐减少,石油开采难度不断增加,采油技术也不断更新迭代。
目前,国内外石油开发以页岩气、煤层气等非常规资源开发为重点,但传统油气田仍然是主力。
潜油电泵采油技术作为传统采油技术中的一种,已经有着多年的应用经验,但其开采效率的提升空间仍然十分巨大,也在国内外采油研究领域受到广泛关注。
直线往复式潜油电泵采油技术是一种新型的潜油电泵采油技术,其主要特点是能够实现高压、大流量的采油作业,且具有更为高效的能耗特性,有望为石油行业提供全新的经济效益和发展动力。
因此,本文选取“直线往复式潜油电泵采油技术研究及应用”为课题进行研究,旨在探究直线往复式潜油电泵采油技术的原理、特点以及适用范围,构建直线往复式潜油电泵采油技术的理论模型,并结合实际应用,分析其效果和经济效益。
二、研究内容和技术路线1. 研究对象本研究所选取的研究对象是直线往复式潜油电泵。
2. 研究内容(1)对直线往复式潜油电泵采油技术的原理、特点及采油机理进行研究分析。
(2)构建直线往复式潜油电泵采油技术的理论模型,包括静力学模型、动力学模型、温度模型等。
(3)基于模型,对直线往复式潜油电泵采油技术的性能及其影响因素进行系统的研究。
(4)应用所建模型,对直线往复式潜油电泵采油技术的基本运行参数及状态进行评价和优化。
3. 研究技术路线(1)文献调研和综述(2)基础理论研究(3)试验研究(4)数据分析和建模(5)技术应用和效果评估三、预期成果(1)对直线往复式潜油电泵采油技术的原理、特点及采油机理进行研究分析,掌握直线往复式潜油电泵采油技术的基本原理及特点。
(2)构建直线往复式潜油电泵采油技术的理论模型,优化该技术应用方案,为该技术发展提供理论基础。
新型电潜泵井口采油树设计的开题报告一、项目背景电潜泵采油技术是现代油田开发的关键技术之一,其优点在于能够实现低成本高效率的生产,目前已经广泛应用于国内外油田的开发中。
而井口采油树则是电潜泵采油中不可或缺的重要设备,直接影响到采油的效率和安全,因此其设计具有很高的实用价值。
现有的电潜泵井口采油树设计存在一些问题,如安全性、可靠性、易施工等方面亟待解决。
本项目旨在通过重新设计电潜泵井口采油树,提高其整体性能,减少人力、物力和财力的浪费,提高油田开采效率和产量。
二、研究目的本项目的研究目的是重新设计电潜泵井口采油树的结构和参数,实现以下目标:1. 提高系统的稳定性和可靠性,减少系统故障率,降低油田采油成本。
2. 提高采油效率和产量,优化采油过程,实现低成本高效益的生产模式。
3. 实现易维护、易施工、安全可靠的优良性能,提高工作效率和安全性。
4. 减少不必要的重复工作和浪费,提高设计成果的科学性和实用性。
三、研究内容本项目的研究内容主要包括以下几个方面:1. 对已有的电潜泵井口采油树结构和参数进行分析和总结,提出改进意见和建议。
2. 根据改进意见和建议,重新设计电潜泵井口采油树的结构和参数,并进行参数优化。
3. 进行电潜泵井口采油树的模拟实验和现场测试,验证设计方案的可行性和实用性。
4. 完成电潜泵井口采油树的制造和装配,并进行跟踪维护和改进。
四、研究方案本项目的研究方案主要包括以下几个环节:1. 初步调研:通过查阅文献资料和现场实地考察,了解电潜泵井口采油树的结构和参数,并分析其存在的问题和不足。
2. 设计方案:根据初步调研的结果,提出设计方案,包括结构设计、参数优化、材料选择等方面,并进行计算和仿真分析。
3. 模拟实验:基于设计方案,进行电潜泵井口采油树的模拟实验,并进行数据分析和结果验证。
4. 现场测试:在实际油田开采环境中,对电潜泵井口采油树进行现场测试,并比较测试结果与模拟实验结果的差异性,提出改进建议。
射流式井下增压器水力结构设计理论研究的开题报告一、题目射流式井下增压器水力结构设计理论研究。
二、研究背景及意义随着油气资源开发的深入,井下增压器作为提高油气采收率的有效手段被广泛应用。
目前,常用的增压器主要有离心式、液体活塞式和射流式等。
而射流式井下增压器因其结构简单、易于维护、价格相对低廉等优点,已经成为一种普遍使用的增压器。
然而,射流式井下增压器在实际生产应用中还存在许多问题,如低压效率、低抗磨性、容易结垢等。
这些问题与射流式井下增压器的水力结构密切相关。
因此,本研究旨在深入分析射流式井下增压器水力结构的优缺点,提出新的设计理论和方法,以期能进一步提高井下增压器的性能和稳定性,实现油气资源的高效开采。
三、研究内容及研究方法1.深入分析射流式井下增压器水力结构的特点及优缺点,尤其是对低压效率、低抗磨性、易结垢等问题进行详细探讨。
2.建立射流式井下增压器的水动力学模型,并采用数值计算方法进行仿真分析。
3.基于理论分析和仿真计算结果,提出提高射流式井下增压器水力性能和稳定性的新设计理论和方法。
4.利用实验台架对新设计的射流式井下增压器进行试验验证,分析试验结果,不断优化设计理论和方法。
四、预期成果及应用价值1.深入探讨射流式井下增压器的水力结构、特点、优缺点等,为油气开采工程提供理论指导和技术支持。
2.建立射流式井下增压器的水动力学模型并采用数值计算方法仿真分析,为设计合理的射流式井下增压器提供支持。
3.提出提高射流式井下增压器水力性能和稳定性的新设计理论和方法,并利用实验平台进行试验,验证设计理论和方法的正确性和有效性,进一步指导油气开采行业。
4.推动和促进研究领域的理论和实践的发展,为我国油气资源高效开采提供有效的技术和理论支持。
油井降回压射流泵设计及试验一、前言油井降回压射流泵是石油工业中常用的一种设备,主要用于将注入液体或气体注入到油井中以增加油井压力,从而提高采油效率。
本文将介绍油井降回压射流泵的设计和试验。
二、设计要点1. 设计流量:根据实际情况确定所需的注入流量。
2. 设计压力:根据油井深度、地层情况等因素确定所需的注入压力。
3. 设计材料:选择耐腐蚀、耐磨损的材料,以保证设备长期稳定运行。
4. 设计结构:选择合适的结构形式,以便于安装和维护。
三、设计原理1. 射流原理:通过高速液流或气流产生低压区域,在低压区域内将液体或气体吸入,从而实现注入作用。
2. 降回原理:通过将液体或气体注入到油井中,增加了油井内部的压力,从而促进原油向地面运动。
四、设计步骤1. 确定设计参数:包括设计流量、设计压力、材料选择和结构形式等。
2. 进行初步设计:根据设计参数进行初步设计,包括泵体、射流嘴、吸入口等部分的设计。
3. 进行优化设计:通过模拟分析和实验验证,对初步设计进行优化,以提高设备性能和稳定性。
4. 进行制造和安装:根据最终的优化方案进行制造和安装。
5. 进行试验:对设备进行试验,验证其性能和稳定性。
五、试验方法1. 流量测试:通过流量计测量注入液体或气体的流量。
2. 压力测试:通过压力计测量注入液体或气体的压力。
3. 稳定性测试:在长时间运行的情况下观察设备的稳定性,并记录相关数据。
六、结论油井降回压射流泵是一种重要的石油工业设备,在提高采油效率方面起着重要作用。
其设计需要考虑多方面因素,包括流量、压力、材料选择和结构形式等。
通过模拟分析和实验验证,可以得到最佳方案,并保证设备长期稳定运行。
射流泵排采工艺周灿(采油工艺研究院采气工艺研究室)1.射流泵简介射流泵是一种结构紧凑、简单可靠而耐用的机械设备。
由于井下无运动部件, 能适应质量较差的动力液, 维修检泵不须起下油管,极为方便。
具有排量适应范围广、耐腐蚀耐磨损、使用寿命长等优点, 在70年代就大批地用于油井生产。
80年代加拿大、美国和前苏联在许多气井中应用射流泵排水, 取得了很好的效果。
2.射流泵原理射流泵没有运动件,靠地表动力液与地层液体的能量转化实现抽液。
首先,来自地面经过流量控制和计量后的高压动力液从油管注入,经射流泵上部流至喷嘴时,其压能转化成高速喷射的动能。
在喷嘴头处,井内流体环绕在喷射动力液周围。
而喷嘴位于喉管入口处,喉管直径要比喷嘴直径稍大。
喷嘴处直径很小,流速大大增加,压力则降低,形成“负压区”。
地层液在沉没压力作用下进入喷射泵内的“负压区”。
使其被吸进喷嘴周围井与高速动力液混合,同时把动量传给产出流体,使它的动能增加。
在喉管出口处,两种液体充分混合,此时混合液流速仍然很高,动能很大。
流体从喉管流进扩散管内,由于管径逐步扩大,高速低压的动力液变为高压低速的液流,从而给井下地层液体增加了压能。
此时混合流体所受压力使它经过出油孔从套管环形空间流到地面。
根据排液时动力液的循环方式,可分为正排式和反排式射流泵。
正排式射流泵动力液由油管进入,混合液由套管返出;反排式射流泵动力液由套管注入,混合液由油管返出。
两种结构底部都可以悬挂压力计。
3.射流泵模型图2 射流泵模型4.几种主要的射流泵排采类型及其特点4.1 射流泵的几种排采类型4.1.1水力射流泵(埕北油田射流泵排采工艺)(1)射流泵工作管柱及生产方式埕北油田采用的射流泵由泵体、井下固定装臵、工作筒和密封盘根4部分组成。
采用的生产方式为反循环式,即动力液由油套环形空间进入射流泵,与地层液混合后从油管返回到地面生产流程。
射流泵工作管柱结构如图1.2所示。
图3 工作管柱示意图(2)优点:动力液为经过一系列处理后的平台生产系统产生的污水(80~90℃)。
本科毕业设计(论文)开题报告 题 目:
学生姓名: 院 (系): 专业班级: 指导教师: 完成时间: 1.课题的意义 (1)石油的重要性 石油是工业的血液,是上世纪和本世纪的主要能源资源。 从总体上来看,世界油气资源丰富,在将来几十年内仍然能维持人类对油气资源的需求。人们对世界油气资源数量的评价呈上升趋势,剩余石油探明可采储量是不断增长的。 地球上的油气资源比人们想象的丰富。世界石油大会是评价和发布全球油气资源评价结果的权威机构。1997年在北京召开的第十五届世界石油大会上,俄罗斯学者N.A.Krylov等在“21世纪的勘探概念”一文中分析认为,虽然过去人们对世界原始石油资源的评价结果有一定差异,但这些评价结果总体趁势在最近50年中是上升的。 到2030年之前,油气仍是世界主要的能源供应来源,约占能源供应的60%。在运输需求的驱动下,预计石油需求年均增长约1.5%。由于石油资源丰富、供应可靠、价格可承受且便于运输,全球对石油的需求将是不断增长的。 数据表明,世界石油天然气的剩余可采储量仍然丰富,在未来的几十年内世界油气资源还是能满足人类的基本需求的。然而随着陆上石油资源的不断减少,海洋石油在总体石油产量中所占的比重将不断增大,加之海洋石油资源丰富,使人们渐渐将目光投向了海洋,加大了对海洋石油开采的重视度和投入。 (2)石油开采的各种方法以及要求 石油的开采有着至关重要的意义。石油开采的类型和方法方法有很多,如自喷井、机械采油、三次采油,其中机械采油又分为有杆泵采油、无杆泵采油、气举法采油、提捞法采油等。石油开发的基本目的是尽可能将储存在油层深处的石油开采出来,提高采收率,降低成本。每种采油方法都有自己的优缺点和适用范围。海洋石油开采与陆地石油开采有着比较大的区别,海上油气田开采受其环境条件的限制,一般要求平台或采油船上设备体积小、重量轻、免修期长、工作状态稳定、可靠性较高、使用寿命长、投资小、维护简单、适用范围宽等。因此,所选用的举升方式通常需要满足这些要求。 (3)射流泵采油的特点与优势 射流泵采油是一种特别适合海洋石油开采的无杆泵采油方式。射流泵能够适用于各种地层和管柱,射流泵主要由喷嘴、喉管及扩散管组成,如图1所示。其工作原理是将工作流体通过喷嘴高速喷出,同时静压能部分转换为动能,管内形成真空,低压液体被吸入管内。两股液体在喉管中进行混合和能量交换,工作液体速度减小,被吸液体速度增大,压力逐渐增加,在喉管出口处速度趋于一致。混合液体通过扩散管时,随着流道的增大,速度逐渐降低,动能转化为压力能,混合液体压力随之升高。 图1 射流泵原理简图 水力射流泵是利用射流原理将注入井内的高压动力液的能量传递给井下油层产出液的无杆水力采油设备,其没有运动部件,结构紧凑,泵排量范围大,扬程可达500-3000m,可抽吸含腐蚀、含砂介质的原油和气液比较高的原油,可用于高凝油、稠油、高含蜡油井。在日常生产中维护、测试、调参简单,免修期较长,在油井产量变化时调节极为方便,投资和操作费用较低,对定向井、水平井和海上丛式井的油气举升有良好的适应性,特别符合海上平台面积小、资源有限的基本情况。能够利用经过处理的平台生产系统产生的污水作为动力液,大大提高了资源利用率。 (4)设计投捞式液体驱动射流泵采油装置的意义 然而,固定式射流泵采油装置是将泵体固定在井下油套管中,无法单独取出,对于维修极其不便,当泵发生故障时,必须先打捞出油管才能取出泵,使维修维护成本较高。为了解决这一问题,需要能够将泵从油管中直接打捞出来,而不用取出油管。本文专门针对海洋采油的特点设计投捞式液体驱动射流泵采油装置,该射流泵装置使用清水作为动力液,采用正循环方式,泵上设计有机械打捞头和液力打捞系统,泵由投捞部分(泵芯)和固定部分(底座)组成,底座连接在油管上,泵芯坐落在底座上。当需要时能够通过液力打捞或机械打捞将泵的投捞部分从油管中直接打捞出来,而不用取出油管。 2.国内外研究状况 (1)射流泵及其理论的发展历史 射流泵属于新兴的学科——喷射技术,它是一种利用高速流体作为工作动力的流体机械和混合反应设备。射流泵本身没有运动部件,具有结构简单、密封性好、工作可靠和成本低廉等一系列独特的优点,在许多工艺流程应用中具有优越性和不可替代 性,特别适合水下、放射、易燃和易爆等场合。 随着近代流体力学、空气动力学、传热及传质学的进一步发展,近年来射流泵在国内外发展很快,已普遍应用于国民经济各行业。目前我国在石油、水利、电力、交通、化工、轻工、冶金、矿山、环境保护、核工业等行业正在逐步推广使用射流泵,取得了很大的经济效益。 射流泵技术的设计应用已经有100多年的历史了。经过国内外专家、学者的不懈努力,对射流泵的基本理论、基本性能方程及各部件尺寸的优化的研究等都有了深入的进展。 1852年,James Thomson发明了射流泵。 19世纪60年代,德国学者Zeuner G.根据动量原理,建立了射流泵的设计理论基础,并于1870年与Rankine M.对其进一步完善、发展,但这个理论不能解决射流泵的计算问题。 直到20世纪30年代以后,随着流体力学的发展,才推动了射流泵设计理论的进一步发展与成熟。 1933-1934年,Gosline J.E.和Obrien M.P.在美国加利福尼亚大学对液体射流泵进行了系统的实验研究工作,建立了基本性能方程,并应用于油井抽油。 1939年,Flugel G.V建立了射流泵及喷射器的计算方法。 1951年,Rodes T.W.提出了用液体射流泵抽送泥沙,并指出了其经济性与可靠性。 1952年,Maconaghy J.W.提出了射流泵装置的性能计算方法。 1965年,Hansen A.G提出液体射流泵的设计方法。 在前苏联,1931-1940年在中央流体力学研究所和全苏热工研究所领导下提出了喷射器的计算方法和变工况下喷射器的性能方程。 1944-1948年,中央流体力学研究所和苏联科学院对喷射器的计算方法进行了系统研究。 1950-1988年,II.H.卡勉涅夫等人出版了四部射流泵及喷射器专著。 在我国,1962年童咏春、陆宏沂首次提出准二维分析方法,采用动量、能 量修正系数等考虑射流泵内各个主要控制断面流速、压力及浓度的不均匀分布, 导出了液体射流泵的基本方程。 1970年,陆宏沂对液气射流泵的两相流态进行了分析,提出了它的基本理论方程组及边界条件方程组,运用一元流简化假定,导出双级和单级液气射流泵的基本性能方程、极限状态方程和最优参数方程。与此同时,王时珍、金锥、胡湘韩、郭金基等分别对气体喷射器、液体及液气射流泵提出了设计计算理论与方法。 射流流场理论是从20世纪30年代发展起来的。最初阿勃拉摩维奇提出射流积分法,用于计算复杂边界射流场问题,是射流泵内特性研究的理论基础。 1970年,Hill B.J.用射流积分法对射流泵内部流场进行了二维计算。Gilbrt GB.用有限差方法对气体喷射器流场进行了数值分析。 1987年,陆宏沂等人运用有限容积法及κ-ε湍流模型对射流泵的流场进行了数值计算并用弱可压缩流理论及揣流的大涡模拟模型对射流泵二维平面流场进行了数值计算。 2001年,朱劲木等采用有限分析法对射流泵内部流场进行了数值模拟。
(2)国外在射流泵油气举升应用方面的研究历程 早在1852年,英国的James.Thomson就发明了射流泵,1870年,Rankine阐明了射流泵的抽油原理,后来还有许多人进行了射流泵理论的研究工作,比较著名的有Lorenz (1910年),他的混合损失模型通常很有参考价值,Gosline和O' Brien于1933年发表了标准参考文献,其中包括射流泵的理论研究和大量的室内研究。但是在射流泵发明的起初,数学公式不能精确地预测泵的动态,因此需要加以相当大的修正,而且射流泵的动态计算,需要对每一个“校正值”(zeroing in)做大量的循环重复计算,以使其更接近理想值。人工做这些计算将费大量的时间。直到计算机应用普及,能够正确编程序做这类计算之后,射流泵举升油井才真正变为现实。1970年首次在美国加利福尼亚的德克萨斯州等地投入使用,最初的样机在不同条件的5口井中试验,现场取得的资料经实验室数据校正,应用电子计算机作出使用图表,图中规定了气蚀范围。试验使用了不同材料的喷嘴和油管,分别用油和水作动力液,下泵深度从305m到2896m,产量从11 t/d到137t/d,为使射流泵在磨蚀条件下有较长的使用寿命,Kobe公司生产的喉管和扩散器采用专利陶瓷,经过9个月的室内研究,并在德克萨斯格雷塔油田的一口井中进行了35个月的井下试验,只磨损了0.05mm,使用效果较好,从那以后这种人工举升应用方法不断稳步发展。 (3)国内在射流泵油气举升应用方面的历史和现状 我国对水力射流泵的研究和应用较晚,在上个世纪60年代在玉门、吉林油田试用过射流泵。在上个世纪90年代才有较大发展,胜利油田胜坨采油厂研制的SIB型水力射流泵1988年通过鉴定,其最大产液量400m3/d,最大扬程为4000mH2O,最高泵效为35.9%。华北油田1992年研制了 YB 44THSL 4.2-1.2- 5.4型有杆射流增压泵,用40CrNiV合金钢制造喷嘴。大庆与四川油田则采用喷射气举新工艺,在气举阀部位安装几套喷射泵,以注入气为动力,造成井底及上部井段的低压,以提高油井产量。水力喷射泵先后在胜利、辽河、大港、中原、二连、冀东和新疆等油田应用2300井次,每口井增油2 ~16 t,取得了很好的抽油和增产效果,大大降低了油井作业周期,减少了作业费用。但是在射流泵的应用中存在气蚀;效率较低、所需的输入功率要高于普通的容积式泵;地面设备较为复杂,尤其是单井装置操作管理工作量大,可靠性差等缺点在应用中需要避免或改进。