投捞式气泡破碎器的设计与研究

论文摘要

连续气举采油技术在世界各地得到了广泛的应用,连续气举采油技术具有举升度深、排量范围宽,产量易于控制、应用范围广,适应于各种复杂井况、测试工艺简单,井下工况较易掌握的特点。但是连续气举采油过程中出现的段塞流,环状流和雾状流严重影响了气举采油的效率,本文设计的投捞式气泡破碎器是将气举采油过程中出现的上述流型转化为泡状流,可以大大提高气举采油的效率。本文的主要研究思路:在研究和分析当前连续气举采油工况的基础上,设计出一套提高气举采油效率的井下工具,它具有可投捞性,能够在已经投产的油井应用,不需要改变井柱结构。操作简单可靠,可以在比较短的时间内实现破碎器的安装和打捞。论文首先讨论了连续气举的举升机理,通过研究和分析初步得出泡状流是气举采油中最为理想的流型,为本文的设计奠定了理论基础。然后对气泡破碎的机理进行了分析,主要涉及到气泡在破碎器中的运动情况,气泡在破碎器内部的破碎过程。提出了气泡破碎分为三个过程:气泡的粗破碎、在破碎器软丝产生的紊流作用下产生的破碎、与软丝碰撞产生的破碎。接着本文提出投捞式气泡破碎器以及相配套的投放和打捞串设计方案,并且绘制了最终方案的加工图纸。最后完成了投捞式破碎器的加工,并且做了破碎器的地面试验。得出了初步的结论:设计基本实现了投放和打捞的功能,下一步进行井下试验得出试验数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题选题的依据及研究意义
• 1.2 国内外研究的状况
• 1.3 投捞式气泡破碎器应用前景
• 1.3.1 投捞式气泡破碎器概念
• 1.3.2 连续气举采油的应用情况
• 1.3.3 气举采油特点
• 1.4 课题研究的目标与内容
• 第二章 投捞式气泡破碎器的设计理论基础
• 2.1 两相流基本知识
• 2.2 气液混合物的特征
• 2.2.1 气液混合物的特性
• 2.2.2 气液混合物在垂直管道中的流态及流态判断
• 2.2.3 滑脱损失的概念
• 2.3 连续气举采油的举升机理
• 2.3.1 连续气举举升机理观点
• 2.3.2 连续气举举升机理初步研究
• 第三章 投捞式气泡破碎器破碎机理分析
• 3.1 气泡动力学
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 气泡的形成
• 3.1.3 气泡的运动
• 3.2 气泡破碎机理研究
• 3.2.1 气泡的粗破碎
• 3.2.2 气泡在湍流作用下的破碎
• 3.2.3 气泡碰撞的破碎
• 3.2.4 气泡破碎的影响因素
• 第四章 投捞式气泡破碎器设计方案
• 4.1 破碎器固定方式的设计
• 4.2 破碎器的固定装置方案选定
• 4.2.1 固定式气泡破碎器的固定方法
• 4.2.2 投捞式气泡破碎器的固定方案
• 4.3 破碎器破碎装置方案选定
• 4.3.1 机械式破碎器的研究现状
• 4.3.2 破碎器破碎装置方案
• 第五章 投捞式气泡破碎器固定装置的设计
• 5.1 破碎器固定装置的设计方案一
• 5.1.1 设计思路
• 5.1.2 工作基本原理
• 5.1.3 破碎器固定装置主要结构
• 5.1.4 方案一投放串的设计
• 5.1.5 方案一打捞串的设计
• 5.1.6 方案一设计的优点与缺点
• 5.2 破碎器固定装置设计方案二
• 5.2.1 设计思路
• 5.2.2 工作基本原理
• 5.2.3 破碎器固定装置主要结构
• 5.2.4 方案二投放串的设计
• 5.2.5 方案二打捞串的设计
• 5.2.6 方案二设计的优点与缺点
• 5.3 破碎器固定装置设计方案三
• 5.3.1 设计思路
• 5.3.2 工作基本原理
• 5.3.3 破碎器固定装置主要的结构
• 5.3.4 方案三投放串的设计
• 5.3.5 方案三打捞串的设计
• 5.3.6 方案三设计的优点与缺点
• 第六章 投捞式破碎器破碎装置设计
• 6.1 破碎器破碎装置设计方案一
• 6.1.1 设计思路
• 6.1.2 主要零件的作用
• 6.1.3 工作基本原理及主要结构
• 6.1.4 方案的改进
• 6.1.5 方案的优点与缺点
• 6.2 破碎器破碎装置设计方案二
• 6.2.1 设计思路
• 6.2.2 工作原理及主要零件的作用
• 6.2.3 方案的优点与缺点
• 6.3 破碎器破碎装置设计方案三
• 6.3.1 设计思路
• 6.3.2 工作基本原理及主要零件的作用
• 6.3.3 局部的结构特点
• 6.3.4 方案的优点和缺点
• 6.4 投捞式破碎器的设计方案确定
• 第七章 投捞式气泡破碎器技术参数设计及特点
• 7.1 投捞式气泡破碎器的主要特点
• 7.2 投捞式气泡破碎器安装位置的确定
• 7.3 投捞式气泡破碎器材料的选择
• 2S腐蚀机理'>7.3.1 H₂S腐蚀机理
• 7.3.2 选择材料注意的问题
• 7.4 投捞式气泡破碎器主要技术参数的确定
• 7.4.1 破碎器设计参数
• 7.4.2 破碎器主要部件的校核
• 结论
• 本课题的研究成果
• 本课题的展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1 气泡破碎器照片
• 附录2 破碎器固定装置设计方案二压缩弹簧与拉簧设计
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢