单级双吸双层蜗壳离心泵变工况运行特性研究

为研究双层蜗壳离心泵变工况运行时的泵内流动特性,应用计算流体动力学技术对模型泵内部的流场进行数值模拟,并对设计工况和非设计工况下的压力等值线图和速度等值线图进行分析。结果表明,设计工况下泵内压力速度分布较均匀,流动轴对称性较好;小流量工况下靠近隔舌附近和蜗壳隔板始端附近叶轮内的压力和速度分布不均匀性增加,轴对称性变差;大流量工况下,叶轮内和叶轮周围蜗壳内流动对称性相对于小流量工况下的情况好,但隔板外侧压力和速度分布不均匀,会使流动损失增大。     

井下双级串联式水力旋流器数值模拟与实验

利用Euler-Euler法与大涡模拟相结合对井下双级串联式水力旋流器的分流特性和分离特性进行研究,并与实际实验结果相对比。结果表明：入口流量由20 m³/d增加到60 m³/d时,总分流比的范围逐渐变大,且第一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是函数关系;在一定范围内,底流含油质量浓度随着入口流量的增大先减小后增大,随着总分流比的增大先减小后增大;入口流量为25~50 m³/d且总分流比为0.28~0.75时,底流含油质量分数不大于200×10^-6;数值模拟预报的分流特性与实验结果一致,预报的分离特性与实验结果存在一定差异。该模拟解决了文献[23]提出的监测模型难以用于配带双级串联式水力旋流器井下油水分离系统工况诊断的问题,并给出了井下工况调节时总分流比的推荐范围,从而可以为现场应用提供一定指导。     

2014年第10期导读

<正>本期论文广场栏目中,叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响一文,研究了叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响,建立了前弯、后弯和直型三种不同背叶片数量的叶轮模型,在相同工况下对离心泵内部流场进行了数值模拟。研究表明,在不同背叶片数目和形式下,泵的效率有所不同。小孔在压力容器中的设计与应用、超压低温绝热液氧容器的开     

叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响

为研究叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响,建立了前弯、后弯和直型三种不同背叶片数量的叶轮模型,在相同工况下对离心泵内部流场进行了数值模拟。结果表明,在不同背叶片数目和形式下,泵的效率有所不同,随着背叶片数量的增加,泵效率有所下降,泵扬程提高。该分析结果可为改善离心泵的性能和进行优化设计提供参考。     

变流量工况下离心泵内部流场数值模拟分析

利用工程上普遍采用的κ-ε两方程模型和SIMPLE算法,对变流量工况下的离心泵内部流场进行了数值模拟分析,得出了离心泵在不同流量工况下的压力场和速度场分布图,在对变流量工况下的内部流场进行分析比较后认为,泵在靠近额定工况下运行时,流动最为稳定,应确保泵在额定工况下运行。     

多级离心泵内动静干扰流场的数值模拟

为了分析离心泵内动静干扰作用和压力脉动特性,基于Fluent软件并运用滑移网格技术求解了三维非稳态Navier-Stokes方程和标准的κ-ε湍流方程,并对内部流场进行了多工况非定常数值模拟。计算得出了离心泵的性能曲线,还得到了内部的压力和速度分布以及在不同流量下的压力脉动时域和频谱特性。计算结果表明,叶轮出流因受到导叶叶片头部的阻挡干扰,导致局部流体出现涡流;各工况下离心泵内压力脉动呈明显的周期性变化规律;叶轮与导叶间动静耦合处的压力脉动主要受叶频的影响,叶频是流道内压力脉动的主频;不同流量下主频相同,但主频振幅稍有不同;旋转叶轮与静止导叶间的动静耦合作用是压力脉动的主要来源。     

RMR系统正常工况下流量调节与井底压力控制

无隔水管海底泵举升系统(RMR)受限于深水钻井作业技术和理论的缺乏,难以满足实际要求。为此,根据RMR系统双梯度钻井原理,建立了正常工况下井底压力控制方程,并将常规的流量调节与海底泵流量调节特性相结合,对RMR系统在正常工况下井底压力与流量之间的变化规律进行了分析。研究结果表明：流量调节对井底压力的控制作用更适宜在海水深度1 000～1500 m、地层深度3 000～4 000 m、钻井液密度1.16～1.21 g/cm³、井眼直径311.0～400.0 mm、钻杆外径101.6 mm、钻井泵出口流量25～28 L/s、钻井液塑性黏度20～26 mPa·s、动切力5～8 Pa工况下进行;井底压力为80.16 MPa时,流量可调范围为26～42 L/s,机械钻速调节范围为0.0～7.2 m/h。所得结论可为RMR系统在海洋深水和超深水领域的应用提供技术借鉴。     

2014年第10期导读

正本期论文广场栏目中,叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响一文,研究了叶轮背叶片对离心泵内部流场的影响,建立了前弯、后弯和直型三种不同背叶片数量的叶轮模型,在相同工况下对离心泵内部流场进行了数值模拟。研究表明,在不同背叶片数目和形式下,泵的效率有所不同。小孔在压力容器中的设计与应用、超压低温绝热液氧容器的开     

离心泵气液两相流数值分析

为了研究离心泵气液两相流对于该泵扬程和效率的的影响,首先采用CFD中的Fluent6.3进行单相流数值模拟与试验结果对比,说明了数值模拟的可靠性;然后采用Mixture模型计算出在设计工况下,不同气相浓度、不同气相颗粒直径在内部流场的液相分布情况,模拟结果表明:增大气相浓浓度和气相颗粒直径都会导致扬程、效率下降,且增大气相浓度对扬程、效率的下降特别显著;     

固定床反应器内构件-喷射型分配器性能的计算流体力学研究

采用欧拉两相流模型和标准的k-ε湍流模型,建立了一种喷射型分配器的数学模型。在对喷射型分配器基本构型进行模拟分析的基础上,从操作弹性和物性适应性等角度分析了分配器的性能,分析了液相密度、液相黏度和气相密度对分配器性能的影响。结果表明：喷射型分配器能够适应液相进料在某套加氢工艺装置设计负荷的60%~110%范围内的波动;分配器对气 液相物性的适应性较好,能够适用于高黏度油品,当液相密度低于800 kg/m³、气相密度低于30 kg/m³时,能够实现良好的液相分布效果。     

全金属螺杆泵单相流体漏失规律

全金属螺杆泵的定子与转子采取间隙配合方式,工作过程中间隙漏失对其工作特性具有显著的影响。为深入研究间隙配合方式下的漏失规律,结合泵内各腔室间的漏失机理,应用缝隙流动原理建立了基于不同流动型态的全金属螺杆泵单相流体漏失模型,实现了泵内漏失的定量计算,并绘制了全金属螺杆泵排量特性曲线。研究表明,全金属螺杆泵漏失量主要取决于泵结构参数、流体物性参数以及举升压差,其中配合间隙、流体黏度影响较大;间隙漏失规律与泵内流体流动型态密切相关,紊流型态下漏失情况明显严重于层流型态;该泵更适用于原油黏度较高的油井举升,通过适当增加泵级数可提高泵的工作性能。     

φ79 mm固液混输轴流泵叶片设计与分析

为加快"双梯度钻井系统关键技术研究及应用"国家重点研发计划项目的实施,研究设计了满足深海天然气水合物开采特殊工况的φ79 mm固液混输轴流泵,基于传统的升力与流线法两种主流的泵叶设计方法进行了多参数叶轮设计。选用Particle多相流模型进行水合物固液两相流数值模拟,对比分析了两种造型方法下的叶轮特性。通过研究不同半径处叶片表面静压以及叶片表面固相体积分布,预估了两种轴流泵在变流量下的性能。选择基于流线法设计的轴流泵为优选方案,进一步研究其在变颗粒直径和变体积分数工况下的固液两相流的流动特征。研究结果表明:基于流线法设计的轴流泵叶片扬程与效率更适合实际开采工况需求;随着颗粒直径和体积分数的逐渐增大,基于流线法设计的轴流泵叶片表面固相体积分数明显提升,导致扬程下降。研究结果对于固液混输轴流泵进一步的优化设计及现场应用具有一定的参考作用。     

浅谈采油螺杆泵与油井的匹配问题

目前,各油田使用的采油螺杆泵都存在过早失效的现象,经长期研究认为,除了产品的制造质量外,还有螺杆泵与油井不匹配的问题。重点叙述了2种匹配不合理的工况和1种匹配合理的工况,其中一种匹配不合理的工况特点是油井的供液能力强,静液面和采液指数高,而选配的泵流量小,扬程高;另一种匹配不合理的工况特点是油井的供液能力不足,采液指数很低,而选配的泵流量过大;匹配合理的工况特点是泵的工作点在高效点附近,并要保证螺杆泵的正常工作沉没度。     

含不同粒径混合砂粒离心泵固液两相流数值模拟

采用RNGk-ε液相湍流模型,应用欧拉方法对离心泵进行混合砂粒的固液两相流数值模拟,分析了叶轮流道速度变化、压力分布及混合砂粒对离心泵性能的影响。结果表明:随着砂粒体积分数的增加,流道速度增加;在相同工况、相同均值粒径下,离心泵扬程、效率随着砂粒体积分数的升高而降低;在相同体积分数下,离心泵扬程、效率随着砂粒均值粒径的增加而降低。     

上翘井中可溶桥塞泵送流量和驱动力仿真分析

泵送可溶桥塞工艺是目前页岩气、页岩油大规模体积压裂改造的关键技术。基于涪陵地区页岩气示范区块的井况参数,应用Fluent软件分析可溶桥塞在1～5 m³/min流量下的驱动力。流量越大,产生的驱动力越大。分析了上翘井中流量为0.25～1.25 m³/min时可溶桥塞中卡瓦的受力,并考虑泵送管柱的自重力、井斜角度以及电缆张力的因素,分析桥塞泵送坐封过程的安全性。现场应用中,上翘井的最大井斜108.6°,在0.5 m³/min的流量下,可溶桥塞成功坐封并丢手,验证了模拟分析的准确性。该研究结果为可溶桥塞的设计,以及在水平井、上翘井中的泵送提供理论依据。     

油品顺序输送管道用泵的选择

介绍顺序输送油品管道对泵的要求和所用泵的种类。长距离输油管道一般需要给油泵（设在首站）和主输油泵两种。主输油泵应设两台,当管道的压力降以沿程摩擦阻力为主时宜采用串联方式;以高程差为主时宜采用并联方式。选用泵必须兼顾不同输送介质的粘度和密度,并由此提出了确定泵扬程和流量的原则,确定泵流量的计算方法。对泵的调节提出了建议,对国产油泵提出了改进意见。     

地面旋流油水分离器分离效率试验研究

为了研究旋流油水分离器的影响因素,优化其关键结构尺寸,获得最佳使用工况,开展了旋流分离器的油水分离试验。研究结果表明:随着进液口直径的增大,分离效率先增大后减小,圆锥段角度表现出同样的规律。随着排油口直径的增大,分离效率逐渐减小,圆柱段长度则表现出相反的规律。随着工作压力的增大,分离效率先迅速增大后相对稳定,最后迅速降低。随着排量的增加,分离效率先基本稳定在最优值而后骤降。随着油水比和原油黏度的增大,分离效率呈现出先缓慢下降而后迅速下降的规律。在本试验条件下,旋流油水分离器最优的结构参数组合为进液口直径12 mm,排油口直径3 mm,圆锥段角度11°,圆柱段长度70 mm。优化后的旋流油水分离器的最佳工作压力为1.5～4.0 MPa,日处理量控制在45 m³以内,适用于油水比低于20%、原油黏度低于40 mPa·s的工况。研究结果可指导地面旋流油水分离器的设计及现场应用。     

不同供液状况的有杆抽油泵举升过程参数模拟计算方法

有杆抽油泵举升过程中,根据供液能力的差别,分别确定了泵吸入口压力和活塞受力的计算方法;在静态模型建立的基础上,以抽油杆受力波动方程为指导,对井筒举升过程抽油杆运动阻尼系数计算方法进行了修正,建立了有杆抽油泵举升动态模型。以地面实测示功图为约束,计算不同供液工况下井筒纵向空间的压力、抽油杆柱受力等数值分布,对泵吸入口压力、动液面、地层流压等参数进行模拟计算,建立了不同供液状况下有杆抽油泵举升过程参数连续模拟计算方法。研究结果表明,该方法能够满足供液不足工况下油井动液面计算的精度要求,为井筒举升分析、工作制度优化调整提供了理论依据。     

VISCOSITY OF WATER IN OIL EMULSIONS

Increase in water cut in oil fields generally calls for an increase in the capacity of transport pipelines. Proper design and operation of the latter requires good knowledge of the thermophysical properties of flow resistance of crude-oil water mixtures. An experimental program aimed at measurements of oil-water emulsion viscosity for water cuts prior to the inversion point was conducted.

The present work reports on measurements of Nimr crude oil-water mixtures viscosity for different water cuts and a typical range of temperatures representative of field conditions (20°-50°C). Three mixing intensities of 10⁶, 5×10⁶ and 15×10⁶ erg/cm-sec generated by a dynamic coalescer and directly relevant to field conditions were used.

The results suggest that the inversion point occurs around a value of water cut of 35%. Both Newtonian and non-Newtonian (pseudo-plastic) behaviour were observed, and the ASTM viscosity model is found to be applicable to the emulsions. The effect of the mixing intensity on the resulting emulsion viscosity was found to be important at low temperatures and decreased at high temperatures. The experimental data fitted the available correlations in the literature.     

LNG接收站最大/最小外输量的确定方法——以浙江LNG接收站为例

〗LNG接收站的最大/最小外输量是其最重要的生产运行参数,最大外输量的确定应保证白天满足天然气管网最高峰时的用气需求,而最小外输量的确定则仅保证满足LNG接收站最低运行条件即可。为此,分析了罐内低压泵、再冷凝器、高压泵及气化器这4类设备的运行能力对确定LNG接收站最大/最小外输量的影响,明确了LNG接收站最小外输量的确定分允许火炬燃烧及不允许火炬燃烧2种计算工况：①在允许火炬燃烧并保证全厂各有1台主工艺设备运转的前提下,决定LNG接收站最小外输量的关键设备为高压泵的最小流量;②在不允许火炬燃烧并保证全厂各有1台主工艺设备运转的前提下,决定LNG接收站最小外输量的关键设备为冷凝BOG需要的LNG量。据此,得出浙江LNG接收站最大外输量为950 000 m³/h;在允许火炬燃烧的情况下,其最小外输量为75 331 m³/h;在不允许火炬燃烧的情况下,其最小外输量为302 601 m³/h。