煤系地层井下泵液流携煤粉运移特性分析

Analysis of Characteristics of Coal Moving with Water in CBM Wellbore Pumps

研究煤粉随液流的运移特性是解决煤系地层卡泵问题的关键,基于液流和煤粉两相流动力学分析,建立井下泵液流运动和煤粉随液流运移的数学模型,依据数值求解和仿真分析结果揭示不同抽吸工况下液流携煤粉运移特性。结果表明,井下泵内煤粉随液流运移的速度逐渐减小,阀孔两侧出现涡流现象,大量煤粉运移速度逐渐降低;泵入口液流速度较低时,部分较大颗粒煤粉在阀孔沿径向的下部一侧发生沉降,造成泵腔底部煤粉浓度较大;井下泵柱塞和泵筒间配合余隙内的煤粉浓度从泵入口处沿轴向逐渐降低,且煤粉浓度随泵深井斜角度的增大而迅速提升并在靠近泵筒腔壁处达到最大值。该研究系统分析了井下泵液流携煤粉运移特性,为煤系地层井下防煤粉泵的设计及其排采制度的制定提供了重要依据。