海底泥漿舉升圓盤泵優(yōu)化研究及其多級泵開發(fā).pdf

1、國外20世紀60年代研究的雙梯度鉆井(DGD)技術,已在理論上解決傳統海洋鉆井技術在深水中遇到的技術難題。在諸多雙梯度實現方法和系統中,僅有挪威AGR公司研究的無隔水管泥漿回收(RMR)系統得到廣泛的工業(yè)應用,獲得顯著的經濟和環(huán)境效益。本文主要結合國家科技重大專項——大型油氣田及煤層氣開發(fā)子課題海底泥漿舉升鉆井技術研究(2008ZX05026-001-12),開展無隔水管泥漿回收鉆井技術關鍵設備之一海底泥漿舉升用圓盤泵優(yōu)化研究及其多級泵

2、開發(fā)等研究工作。主要成果如下:
　　 1海底泥漿舉升圓盤泵樣機開發(fā)及試驗研究
　　 在參考國內外離心式旋轉機械成熟設計方法及借鑒Discflo公司優(yōu)秀圓盤泵水力模型基礎上,完成我國海底泥漿舉升圓盤泵樣機設計,并針對該樣機開展CFD數值模擬試驗研究及全流場水力性能預測;完成圓盤泵樣機加工制造及室內試驗,進一步驗證設計合理性,并與CFD仿真試驗結果作對比驗證,為進一步改進圓盤泵樣機奠定基礎。
　　 2海底泥漿舉升圓盤

3、泵葉輪蓋板形式改進研究
　　 為改善圓盤泵水力性能,實現國產圓盤泵樣機創(chuàng)新性設計,針對圓盤泵葉輪蓋板形式開展改進研究。先后提出三種改進方案,分別是:圓弧圓盤泵方案設計、圓錐圓盤泵方案設計及開式葉片圓盤泵方案設計。同時利用CFD軟件針對不同方案類型的圓盤泵樣機開展優(yōu)化模擬研究,為改進型樣機設計提供理論指導。
　　 3海底泥漿舉升圓盤泵葉片形式改進及試驗研究分析
　　 為進一步改善圓盤泵水力性能,同時針對圓盤泵葉片形

4、式進行結構改進,先后提出三種針對圓盤泵葉片形式改進的方案,分別是:單傾斜葉片圓盤泵、雙傾斜葉片圓盤泵及復合式葉片圓盤泵。并分別針對影響三種類型圓盤泵的多種因素,利用CFD仿真軟件開展正交試驗優(yōu)化模擬研究分析,分別提出了最佳優(yōu)化方案。在此基礎上,設計、加工及試驗研究了雙傾斜葉片葉輪和復合式葉片葉輪。試驗結果表明,改進后的圓盤泵在水力性能方面較改進前圓盤泵有顯著提高,而且改進后的圓盤泵水力性能與CFD仿真分析試驗結果接近一致,進一步驗證CF

5、D針對圓盤泵開展數值模擬研究的正確性。
　　 4海底泥漿舉升多級圓盤泵數字樣機開發(fā)及仿真研究
　　 為滿足深水無隔水管鉆井技術需求,開展海底泥漿舉升用多級圓盤泵數字樣機開發(fā)及數值模擬研究,完成不同方案的多級圓盤泵數值仿真研究,確立了水平中開式多級泵設計思路。在此基礎上,進一步開展水平中開式多級圓盤泵吸水室的詳細設計,過渡流道研究分析,并利用Proe三維造型軟件完成設計兩級圓盤泵數字樣機,利用CFD軟件完成兩級圓盤泵的數值