抽油泵泵阀运动规律的新模型及计算机仿真

在阿道尔夫泵阀运动微分方程的基础上,研究了抽油泵泵阀的运动规律。为了解决阿道尔夫泵阀运动微分方程在泵阀开启初期的奇点问题,综合考虑了液体可压缩性、泵阀运动的魏氏效应对泵筒内液体连续流条件的影响以及泵阀运动的动力特性,建立了泵阀运动数学模型。同时,应用数值积分法建立了泵阀运动规律的仿真模型,并编写了泵阀运动的计算机仿真程序。室内台架模拟试验结果表明,建立的泵阀运动规律数学模型具有较高的仿真精度。     

钻井泵泵阀压力参数在线测试技术研究

泵阀是钻井泵的重要部件，通过压力参数的在线测试，可以监视泵阀的运动工况，文中介绍了泵阀压力测试的基本原理，方法，测试了泵阀的吸入管、液缸、排出管在不同载荷下的压力对研究泵阀的直实动力提供了可靠的数据依据。文中分析了压力和压差、压力与载荷等相互关系，都是同泵阀的实际运动情况相一     

自动锥形阀运动规律数学模型及仿真

针对阿道尔夫往复泵泵阀精确运动微分方程在泵阀开启瞬间存在奇点的不足,综合考虑液体可压缩性、魏氏效应、液体连续流条件及泵阀运动的动力特性,建立了描述往复泵自动锥形阀运动规律的精确运动微分方程。该方程是关于液缸内液体压力、泵阀升程与泵阀运动速度的一阶常微分方程组。应用数值计算方法建立了泵阀运动规律的仿真模型,通过仿真计算,可以直观地了解泵阀开启时的压力波动,解释产生奇点的原因。     

基于Simulink的抽油泵泵阀运动规律仿真

煤层气排采作业中,低沉没度对有杆抽油泵泵阀的正常打开提出了更高的要求。通过对泵阀的开启压差进行精确计算,借鉴往复泵泵阀的理论研究成果,建立了泵阀运动数学模型与仿真模型。通过Simulink对抽油泵泵阀进行仿真,得到泵筒内的液体压力变化规律曲线、泵阀打开高度曲线及泵阀运动速度曲线。分析仿真结果认为,阀球的打开与开启压差有着重要关系,并不完全由沉没压力决定;阀球的打开与有杆抽油系统的冲程、冲次及泵的结构有关,随着有杆泵抽油系统冲程或冲次的增大,泵阀的升程高度相应增大,反之减小。     

钻井泵“同步阀”机构设计

根据钻井泵泵阀失效机理，设计出新型钻井泵泵阀－“同步阀”机构，亲机构消除了泵阀关闭的滞后角，“同步阀”与滤砂阀的配合使用降低了泥浆对泵阀的冲蚀破坏，从根本上解决了泵阀失效的问题，“同步阀”是首次提出，它为提高钻井泵泵阀寿命及钻井泵的整机效率提供了一套新型机构。     

往复泵自动球阀运动规律数学模型及计算

针对现有往复泵自动球阀运动规律数学模型存在的问题,修正并重建了描述自动球阀运动规律的精确微分方程组。该方程组是关于液缸内液体压力、泵阀升程及泵阀运动速度的常微分方程组,综合考虑了液体的可压缩性、魏氏效应、液体连续流动条件和泵阀的动力特性。应用数值方法建立了自动球阀运动规律的计算机仿真模型,通过数值模拟,得到各个参数对球阀运动动力特性影响的基本规律。     

往复泵汲液过程的动态数值模拟研究

运用数值计算方法对往复泵汲液过程进行了动态模拟,研究了泵阀的运动规律和阀隙流体的流动。通过模拟获得了泵阀升程、速度等运动规律,同时分析了魏斯特法尔现象的影响,指出了往复泵阀运动规律推导过程及开启滞后角定义中存在的问题。模拟结果表明,当不考虑排出阀的关闭滞后、液缸未充满、液体含气、机械传动机构的间隙等影响时,往复泵阀开启时几乎无滞后,由液体压缩性引起的滞后角很小;魏斯特法尔现象影响阀关闭时的滞后升高,但不影响阀开启的滞后角;切向冲刷作用是造成泵阀密封圈破坏失效的主要原因。     

钻井泵压力及阀体位移规律的微机测试系统

钻井泵阀工作性能的好坏直接影响钻井作业能否顺利进行。为对钻井泵阀的运动学和动力学性能进行研究，建立了由计算机、传感器、信号放大器、激光器、A／D接口等组成的微机测试系统。介绍了钻井泵压力、阀体位移规律及活塞死点的在线测试原理和方法；同时介绍了位移传感器的制作原理和方法，以及对测试信号进行滤波、放大的处理手法，最后给出了实测曲线。对这种测试系统稍加改造，即可用于对钻井泵进行故障珍断等方面的研究。     

钻井泵阀位移测试系统及位移测试

在研究钻井泵阀的运动规律时，为了避免因纯理论的推导而得出不切实际的结论，在泵阀试验台上采用自行设计的测试系统，对泵阀位移及运动规律进行了测试。通过测试和分析，得出了泵阀关闭速度与泵压基本无关、泵阀关闭时的冲击能较小的结论。实践表明，泵阀位移及运动规律的测试精度能满足理论分析的要求。     

煤层气井有杆泵排采临界沉没度的确定

为探索煤层气井有杆泵排采合理的临界沉没度,以抽油泵固定阀为研究对象,建立了固定阀运动规律的精确微分方程和固定阀的水力损失数学模型,并利用Simulink建立仿真模型。仿真结果表明,固定阀在开启瞬间产生较大的加速度,产生较高的水力损失,随后固定阀的加速度变小,水力损失变小。以最大水力损失作为泵阀开启的最小条件,进而得到泵的最低沉没度。该项研究结果为提高煤层气产出量提供了重要的理论依据。     

恒流量往复泵泵阀工作理论研究

泵阀是往复泵的关键部件，对恒流量往复泵的性能有着重要影响。由于泵阀的工作过程极其复杂，一般不能用简单的方法来反映其运动规律，在忽略阀盘质量的 情况下，分别建立了在稳定状态下，非稳定状态以及是否考虑魏斯特法尔现象时阀盘运动微分方程，并给出了其解析解，分析了阀盘运动位移，速度和加速度变化规律。     

抽油泵泵阀刺漏机理研究与对策

抽油泵泵阀刺漏是造成胡庆区块油田抽油井检泵的主要因素。为此 ,分析了泵阀刺漏的内在影响因素 ,即泵阀加工工艺技术和材质 ,并结合油田实际 ,分析了液击、气蚀、出砂和腐蚀对泵阀刺漏的外在影响因素 ,阐明了这些因素的影响机理。针对胡庆区块油田的自身特点 ,采取了相应的预防泵阀刺漏的对策 :一般井用碳化钨钢结硬质合金阀座代替 6Cr18Mo阀座 ,高液量井应用双固定阀 ,出砂井采取相应的挡砂、排砂、沉砂、抑砂和固砂措施 ,优化抽油井工作制度和向井筒投加缓蚀剂等 ,收到了较好的防治效果     

往复泵泵阀强度计算

泵阀是往复泵的重要组成部件,也是往复泵中最重要的易损件之一,其设计质量直接影响泵的工作性能和使用寿命。对往复泵泵阀进行受力分析,借助工程软件Pro/E Wildfire,完成往复泵泵阀的三维建模,并进行泵阀的运动仿真。将模型导入ANSYS有限元分析软件对其进行应力分析,校核泵阀的强度,为最终的优化设计提供参考依据。     

2种电潜离心泵流场模拟及外特性对比分析

针对目前油田使用的2种不同叶轮和导轮结构的电潜离心泵,采用计算流体动力学方法进行泵内流场模拟。在流量为80～200 m³/d,介质运动黏度为1～40 mm²/s的工况下研究泵的外特性差异。基于FLUENT商业软件,采用标准k-ε湍流模型建立数值仿真模型,分析2种泵的叶轮在不同工况下的流场分布规律,根据速度矢量分布探究静压分布出现的原因。绘制泵的特性曲线,包括扬程、效率与流量的关系,发现泵特性出现变化的工况点与流场分析结果相对应。根据流场模拟结果分析2种泵所适用的工况,结果表明：径向流泵适用于大流量和高黏度工况,混向流泵适用于较低流量和中低黏度工况。研究成果可为不同工况下泵的选择及泵的结构优化提供理论依据。     

抽油泵固定阀球最佳跳动高度的确定

华北油田第四采油厂部分油井沉没度超过100 m,而泵效却较低,只有20%。为了提高这部分油井泵效,对泵效影响因素进行分析,发现了气蚀效应对泵效的影响。通过计算重新确定了固定阀球最佳跳动高度,其移动距离由传统的45 mm降低为12 mm,减少了原油中的溶解气逸出和气蚀的影响,解决了阀球运动距离较大导致阀来不及关闭、原油漏失率大的问题。现场应用中改进泵的固定阀罩后,油井平均泵效提高了18%,证明固定阀球跳动高度改为12 mm后能有效提高油井泵效。     

高压液固两相流节流阀耐冲蚀特性研究

选择性能参数可靠的节流阀,对"三高井"(高压、 高含硫、 高产)合理控制井底压力起到关键作用,是成功建立二次井控的决定性因素之一.针对常用的筒式、 楔形和孔板3种节流阀,基于离散相模型开展了冲蚀数值模拟仿真,研究了不同节流阀的冲蚀损伤机制,分析了流体压力和颗粒运动速度等对阀芯冲蚀速率的影响,并利用现场试验对数值模拟结果...     

抽油泵阀开启压差的计算方法

正确地计算抽油泵阀的开启压差是分析抽油泵工作性能与优化抽油泵结构尺寸的基础。系统地分析了目前国内文献所介绍的几种抽油泵阀开启压差的计算方法，并指出了其中的不足。计算泵阀开启压差的关键是合理地计算泵阀阀球与阀座密封面上的液体压力，假设了这一密封面上液体压力沿密封弦是线性分布的，并推导出泵阀开启压差的计算公式。计算分析结果表明，抽油泵阀的开后压差只与抽油泵阀的结构和结构尺寸有关，而与泵的沉没压力和排出压力无关。     

三种防气抽油泵适应性模拟评价

常规抽油泵生产受气体(如二氧化碳驱采出井)影响严重,泵效低。为此,国内研发了不同类型防气抽油泵,如强启闭式防气泵、环阀式防气泵、长柱塞式防气泵等,现场应用测试显示很大程度上解决了气体影响、提高了泵效。但对不同类型防气抽油泵尚没有做过防气性能评价,尤其是防气泵泵效及其适应气液比界限均没有定量标准,这给高气液比区块油井防气泵型选用带来一定的困难与不便,影响了防气技术现场应用效果。基于CFD(计算流体动力学软件)数值模拟方法,对三种防气抽油泵适应性开展了系统性评价,明确了技术应用界限,为现场应用管理提供必要的指导和借鉴。     

钻井泵阀结构参数与失效的关系

在现场调查的基础上，对失效钻井泵阀进行了分析，并检测了7个失效泵阀的阀橡胶尺寸。测试与分析结果表明，阀橡胶厚度是影响泵阀失效的重要因素，现用泵阀平均使用寿命较低的主要原因是阀橡胶厚度参数不合理。指明在不改变现用泵阀材料的条件下，通过优选阀橡胶厚度参数，以及提高阀橡胶密封锥面与阀体金属密封锥面装配后的同轴度，完全有可能大幅度延长国产泵阀平均使用寿命。