提高油氣混輸泵氣液均勻混合的方法及研究.pdf

1、在能源越來越急需的時代，為了使油田壽命得以延長并提高采油率，多相混輸技術(shù)越來越顯示其重要性和必要性。油氣混輸泵屬于軸流式葉片機械，是一種低效率的水力機械，是因為隨著含氣率的增大氣液兩相會發(fā)生分離，形成氣堵現(xiàn)象，阻礙流體流動。如果能將相態(tài)分離所產(chǎn)生的滯留氣團通過排放或粉碎等方式排出泵體，則泵的性能將會得以改善，因此可以在結(jié)構(gòu)上采取一些措施，改善泵在輸送多相介質(zhì)時的性能。本文就從這一點出發(fā)，以自主研發(fā)的YQH-100油氣混輸泵作為研究對象，

2、采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行研究分析，研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1.在動葉葉片上添加不同尺寸的附屬結(jié)構(gòu)“輔翼”，進(jìn)行計算分析。首先在動葉片上添加尺寸為從葉片頭部延伸到尾部的全“輔翼”，有三種方案：方案一（PW）在葉片背面添加輔翼（Pressure side Wing）；方案二（SW）在葉片工作面添加“輔翼”（Suction side Wing）；方案三（DW）在葉片兩面均加“輔翼”（Double side Wing）。在

3、五種含氣率（0，10％，30%，50%，80%）下，通過模擬計算，分析三種方案下油氣混輸泵的性能，然后選取方案較優(yōu)的一種結(jié)構(gòu)，改變“輔翼”的尺寸，改為從葉片中間延伸到葉片尾部的半“輔翼”（Half-suction side Wing）即方案HSW，同樣進(jìn)行五種工況下的數(shù)值模擬，又進(jìn)行了純水狀態(tài)下變流量的計算。
　　2.方案一 PW、方案二SW、方案三DW中，由于在動葉葉片上增加了附屬結(jié)構(gòu)，水力損失增大，使得油氣混輸泵的揚程和效率均

4、降低，在葉片背面添加輔翼的方案降低值相對較小，從氣液混合現(xiàn)象來看，添加輔翼可以有效的促進(jìn)氣液混合，氣液混合更均勻。方案HSW，在純水工況下，揚程和效率均高于原模型；含氣率變化時，揚程和效率均有所提高，壓力分布更均勻，相比原模型，氣液混合效果更佳，而且在高含氣率下效果更明顯，同時葉輪的增壓能力增。從外特性和內(nèi)流場結(jié)構(gòu)兩方面來看，HSW方案達(dá)到預(yù)期效果，且最為可行。
　　3.在動葉片上氣體聚集處開若干小孔，通過葉片工作面和葉片背面所形

5、成的壓差來形成流體的貫穿，打碎氣囊。打孔的位置在葉片中間靠近葉片出口的某段位置上，且靠近輪轂處，因為該處是氣泡最容易積聚的區(qū)域。開孔個數(shù)分別為2個和4個，記為“2K、4K”，孔的直徑大小取為3mm，分別在含氣率為0，10%，30%，50%，80%五種工況下進(jìn)行數(shù)值模擬，并且跟葉片上不開孔的原模型“OM”的情況下比較分析。在高含氣率工況下，方案2K和方案4K均使油氣混輸泵的揚程和效率都比不開孔的情況下有所提高；在葉輪輪轂處靠近葉片出口形成