气液两相流液压抽油泵

气液两相流液压抽油泵

 

抽油泵是油田开发过程中的重要装备之一，改良抽油泵的性能可有效地提高油田的原油产量，从而提高油田开发的经济效益。目前对抽油泵的研制工作大抵可分为以下三个方面。

 

（1）基于力学剖析，通过对静止条件和受力条件的简化，对泵阀开启和下落过程进行力学描写；

（2）依据消费须要以功用设计为准则，在原抽油泵构造基本上进行技巧革新，如防砂卡泵和防气抽稠油泵的开发；

（3）以钻研抽油泵效力及其影响因素为目标进行实验室内的有关测试和视察钻研。

 

如大庆石油学院进行的抽油泵能耗测试钻研，采取压力传感器和位移传感器丈量抽油泵进出口压力过程曲线、阀球压差变更曲线以及示功图、漏失量等。

 

目前，对改良泵性能的最基本的标题——泵内流场还无人触及。对于泵阀静止法则、泵内构造的公允性论证及其改良等标题处理的症结因素是泵内的流场状况，所以钻研泵内流场尤其是混相流流场是改良抽油泵性能的症结所在。随着PIV（粒子成像测速）技巧、LDV（激光多普勒液流速度计）技巧及超声波技巧的日趋成熟，人们可以应用这些先进的流场测试技巧在不搅扰流场的状况下到达测定的高精度，在加拿大已有运用这些先进技巧钻研抽油泵流场的实例，但未见有关效果的宣布。因此，应用PIV等先进技巧对抽油泵内流场进行钻研以改良抽油泵的构造是今后展开的小气向。鉴于此，石油大学（北京）陆地工程钻研室展开了抽油泵内流场可视化钻研，因为这方面尚无先例可循，规划先从实验着手，实际与实际并举。

 

抽油泵模仿实验安装设计思绪

 

抽油泵在井下的工作介质不是单相的，故对现场工作的抽油泵泵腔内流场的实际测试对比艰难。为了节俭时光和资金，又能测试个别状况下抽油泵泵腔内流场状况，必需使抽油泵模仿实验安装具备气源和液源，以及可视化钻研条件，而且流量可调，还应能对繁多液相和善液两相时泵内流场的特征进行可视化视察和记载，因此全部泵腔应是透明的。另外，因为流场变更特征较强，应有相应的数据采集和处理。为视察泵冲次对流场的影响，抽油杆能源驱动应可调。

 

模仿实验安装构造设计

 

为模仿现场抽油泵的柱塞及光杆的高低往复静止，必需抉择适宜的能源。一种规划是减少现场抽油泵的空中能源，即采取电动机带动的驴头驱动方法。这种规划的缺陷是造价低廉，占空中积大，不适宜于实验室用。另一种规划是间接用电动机带动绳索通过滑轮使光杆及柱塞高低静止，但为保障均衡需配置均衡重，另外换向微电动机的抉择也有艰难。以上两种规划都无法模仿泵内进出口压力，也不能调理泵流量。为处理以上标题，笔者采取液压掌握及气动掌握来实现能源的模仿。液压掌握重要是实现柱塞的高低往复静止和掌握进出口压力，气动掌握则掌握混相流时的进气。同时，液压掌握又分为两大局部：第一大局部是能源油缸液压，它是重要的能源源；第二大局部是抽油泵压力弥补，重要是用来掌握抽油泵进出口压力并为泵供油。上面分手就这三个局部加以先容。

 

1。能源油缸液压

 

能源油缸液压重要由能源油缸、行程开关、二位四通电磁换向阀、溢流阀、油泵和调速阀形成，

 

1—能源油缸；2—二位四通电磁换向阀；3—调速阀；4—溢流阀；5—油泵；6、7—行程开关

工作原理：当能源油泵向能源油缸上端供油时，驱动活塞向下静止，从而带动光杆向下静止，当光杆震动行程开关6时，二位四通电磁换向阀换向，能源油泵开端向能源油缸下端供油，驱动活塞向上静止，从而带动光杆向上静止；当光杆震动行程开关7时，二位四通电磁换向阀再次换向，从新开端下一个冲程。调速阀可以调理活塞静止速度，从而来转变冲次，溢流阀则可调理能源油缸内的压力，转变柱塞驱能源。

 

2。抽油泵压力弥补

 

抽油泵压力弥补重要由油箱、油泵、次序阀、蓄能器、抽油泵、压力表、压力油箱和溢流阀组成，

工作原理：油泵一直处于工作状况，溢流阀则调理到肯定压力，当抽油泵进出口压力超越调理压力时，溢流阀溢流，出口压力下降；当出口压力过低时，油泵向压力油箱注油，从而使出口压力回升至调理压力。两个蓄能器的作用是防止抽油泵进出口压力的猛烈动摇，保障抽油泵的进出口压力到达工况请求。

 

3。气动掌握

 

气动掌握由气泵、气体流量计、电磁开关、单向阀和行程开关组成，

工作原理：当抽油泵做上冲程静止时，电磁开关关上，气体通过单向阀进进抽油泵，当光杆接触到上行程开关时，电磁开关关闭，气路不通，这时抽油泵做下冲程静止。当光杆再次接触上行程开关时，电磁开关关上，气路守旧，再次向抽油泵内供气。

 

模仿实验安装的特征

 

模仿实验安装分为两大局部：第一大局部是单相流实验安装，重要由能源油缸、有机玻璃泵筒及柱塞、液压掌握组成，是抽油泵模仿实验安装的中心局部，其最突出的特征在于应用液压掌握带动柱塞做高低往复静止，具备行程稳固、换向敏捷、模仿井下工况齐备等特征，能对比实在地模仿井下的各种工况及抽油泵内液体的静止状况。第二大局部是混相流实验安装，重要由气泵、气体流量计、电磁开关及水箱组成。这套混相流安装的特征在于简朴易行，功用绝对完美，可以模仿不同的油气比，而且进气完整由行程开关带动的电磁开关掌握，可以对比实在地模仿井下的各种工况。另外，为便于视察和测试，柱塞和泵筒用有机玻璃制成，从而到达了应用本实验安装视察、测试泵内流场的目标。实验安装是经过不同规划的优化论证终极选定的，构造轻盈，功用齐备，掌握简朴牢靠，把持不便，可以很好地模仿抽油泵的运行及泵内的各种工况。这套实验安装是具备翻新特征的模仿抽油泵实验安装，与海内外同类模仿安装相比，无论在造价上还是综合性能上都有其奇特之处。

 

为了在不搅扰流场的状况下，能定量实现流场的瞬态丈量，并能给出立体流场的速度矢量图、旋度场等提醒流场瞬态静止构造的图象处理后果，采取了粒子成像测速（PIV）技巧。粒子成像测速技巧具备丈量精度高、空间分手率高和静态响应快等特征，是目前丈量庞杂流场较先进的技巧。它可以解冻某一时刻的流场静止状况，从而提醒出隐躲的湍流静止构造。丈量后果具备足够的精度，可以从一个矢量中减往大的平均速度，因此可以分手给出平均速度、脉动速度、漩涡等片面反应流场状况的静止参数，这是热线热膜法以及LDV等测试技巧所不具备的。