井下螺旋轴流式混抽泵特性试验研究

论文摘要

井下螺旋轴流式混抽泵是一种用于井下油气混抽开采的新技术装置,为了满足边际油田、海上油田等高气油比油藏开发的需要,本研究室自行开发了十级试验样机,为测试样机工况性能,对其进行了特性试验研究。通过分析混抽泵输送气液两相介质理论,得出了该种泵样机结构设计参数,并试制了试验样机。为验证其设计合理性,安装并调试了混抽泵试验台架,并制订了试验方案,在此基础上,分别以纯水和纯水与空气混合物作为试验介质进行了试验样机外特性测试。试验台设计过程中,为了减少人工操作的复杂性,设计了试验台的电气控制系统,包括电机变频调速系统与试验数据自动采集分析系统的设计,分析了变频调速原理,并进行了变频器选型;通过传感器与采集模块的选择布置实现了数据自动采集分析,并开发了电气控制系统程序界面,实现了试验台架的操作简单、快速,并提高了试验台设计的自动化程度和测试准确性。为解决混抽泵运行过程中轴向力对试验测试的影响,从混抽泵轴向力产生机理出发,分析了气液混抽工况下轴向力的计算方法,并得出了其计算公式,在此基础上,结合泵传统的轴向力平衡方法,针对样机测试实际试验条件,选取了止推轴承法进行轴向力平衡,并设计相应软件进行了轴承选型。通过试验测试得出了混抽泵在不同工况下的外特性曲线,并针对测试结果对样机性能进行了分析,同时考虑了粘度对特性曲线的影响,通过试验结果验证了混抽泵理论设计方法的正确性,符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 多相混抽泵试验研究现状
• 1.3.1 试验研究现状
• 1.3.2 混抽泵研究存在的问题
• 1.4 研究的主要内容
• 1.5 课题研究成果
• 第二章 混抽泵试验方案设计
• 2.1 井下螺旋轴流式混抽泵工作原理
• 2.2 井下螺旋轴流式混抽泵试验台架设计特点
• 2.3 混抽泵试验测试原理
• 2.4 混抽泵试验台架结构
• 2.4.1 混抽泵试验台结构组成
• 2.4.2 气液混合装置
• 2.4.3 混抽泵轴端密封的设计
• 2.5 混抽泵试验台架测试步骤
• 2.6 混抽泵试验台的维护
• 第三章 混抽泵试验台电气控制系统设计
• 3.1 试验台电气控制的功能要求
• 3.2 试验台变频调速系统
• 3.2.1 变频调速原理
• 3.2.2 变频器的选取
• 3.3 试验数据自动采集设计
• 3.3.1 流量传感器的选择
• 3.3.2 扭矩传感器的选择
• 3.3.3 压力传感器的选择
• 3.3.4 温度传感器的选择
• 3.3.5 数据采集模块的选择
• 3.4 试验台电气控制系统设计
• 3.4.1 试验台电气控制系统结构
• 3.4.2 串行通信控件MSComm
• 3.4.3 试验台电气控制软件设计
• 3.5 试验台防干扰技术
• 3.5.1 变频器抗干扰
• 3.5.2 数据采集系统的抗干扰
• 第四章 螺旋轴流式混抽泵试验台轴向力分析
• 4.1 螺旋轴流式混抽泵轴向力理论分析
• 4.1.1 混抽泵叶轮两侧压力差产生轴向力
• 4.1.2 混抽泵输送流体的动反力产生的轴向力
• 4.1.3 混抽泵叶轮自身重力产生的轴向力
• 4.1.4 混抽泵产生的总轴向力
• 4.2 螺旋轴流式混抽泵轴向力测量
• 4.2.1 混抽泵轴向力测量方法选择
• 4.2.2 通过应变片测量轴向力设计
• 4.3 混抽泵试验台轴向力平衡设计
• 4.3.1 泵常用的轴向力平衡方法
• 4.3.2 混抽泵试验台止推轴承选型
• 第五章 混抽泵试验样机外特性分析
• 5.1 纯水试验外特性曲线
• 5.2 混抽工况外特性曲线
• 5.3 混抽泵试验样机的寿命分析
• 5.4 泵效影响原因分析
• 5.5 粘度对混抽泵特性曲线的影响
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间取得的学术成果
• 致谢