电潜离心泵内流场及外特性的数值模拟分析

针对目前油田使用的两种不同叶导轮结构的电潜离心泵,包括传统径向流泵和聚驱用混向流泵,采用计算流体动力学(CFD)研究方法,建立电泵内流场的数值仿真,在流量80~200m^(3)/d范围内,研究泵输送不同运动黏度为1~40mm^(2)/s介质时特性差异。在介质黏度为1和40mm^(2)/s,流量为80~180m^(3)/d工况下,使用FLUENT软件选用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法进行求解,分析两种泵在不同工况下的内部流场变化规律,通过流场分析探究叶轮结构对泵外特性的影响机制。仿真得到泵的扬程、效率曲线,发现泵性能出现变化的工况点与叶轮内流场分析结果相对应,并根据泵叶轮的内流场分布和泵的性能曲线分析两种泵所适用的工况。结果表明,径向流泵适用于大流量和高黏度工况,混向流泵适用于较低流量和中低黏度工况,为不同工况下泵的选择及泵的优化提供理论依据。

乌饭树叶的化学成分研究

目的:研究乌饭树叶的化学成分。方法:运用多种色谱技术对乌饭树叶的化学成分进行系统性研究,采用波谱技术和理化性质确定了化合物的结构。结果:分离得到12个化合物,分别鉴定为柯伊利素(1),东莨菪亭(2),对羟基肉桂酸(3),对羟基肉桂酸乙酯(4),咖啡酸乙酯(5),β-谷甾醇(6),木犀草素(7),槲皮素(8),七叶亭(9),咖啡酸(10),异落叶松脂素-9-O--βD-木糖苷(11),10-O-对羟基肉桂酰-鸡屎藤次苷(12)。结论:其中化合物4,5,11,12为首次从越橘属植物中分离得到,化合物1,2,9,10为首次从该植物中分离得到。

井下油水分离系统电泵机组匹配研究

井下油水分离技术是一项具有良好的经济效益和环保效果的技术。介绍井下油水分离系统的构成和工作流程。针对目前处于试验阶段的井下油水分离系统电泵机组难于同时实现举升和注入的匹配问题,按注水层吸水性能的不同,分别采用对应的匹配方法,并给出用溢流或底流节流嘴来实现匹配的具体步骤,通过地面监测数据进行井下调整。结果表明,井下油水分离系统电泵机组的匹配问题具有较好的技术支持,可促进井下油水分离技术的推广应用。

外腐蚀管道剩余强度及剩余寿命的有限元分析

埋地油气管道经常受到外部腐蚀,外壁会出现不同形状的腐蚀缺陷,因此就会产生应力集中降低管道的承压能力,必须对其剩余强度和剩余寿命进行评估。应用ANSYS软件对含外腐蚀缺陷的管道进行分析计算,给出不同缺陷尺寸的管道在5MPa内压作用下的Mises应力,并预测管道在未来某一时间的运行可靠性。计算结果表明,有限元法对于分析管道的剩余强度是可靠的,可为外腐蚀管道的安全评价提供较为准确的相关数据。

电潜单螺杆泵油井生产系统优化设计方法

以电潜单螺杆泵油井生产系统为研究对象 ,以油井供液能力 (原油入井流动特性曲线 )、单螺杆泵的特性和整个系统的协调工作为依据 ,利用系统节点分析方法和最优化技术 ,把获得设计产量下的系统效率最高或能耗最低作为优化设计目标 ,介绍了井下电潜螺杆泵子系统基本模型的建立方法 ,并给出了有关的换算关系式、优化设计方法及步骤。利用现场优化设计实例验证了此方法的可行性 ,为油田电潜单螺杆泵油井生产的优化设计提供了理论依据。

螺旋轴流式多相混抽泵样机的实验评价

应用自主开发的多相混输泵的实验装置,对自行研制的井下螺旋轴流式多相混抽泵样机的外特性进行了实验研究。用水和空气作为实验介质,得到了纯水及不同含气率时该样机的外特性曲线,分析了含气率变化对螺旋轴流式多相混抽泵外特性的影响、特性参数与液体流量和气液总流量的关系。实验评价结果表明,该样机进行多相输送,在进口处含气率低于50%时总体性能较好,水力损失也较小。

双螺杆油气混输泵设计使用中有关问题的讨论

双螺杆油气混输泵的设计和使用参数 ,直接影响整个泵的流量、压头和效率特性 ,同时对其输气、输砂能力及轴向力大小、轴承和密封易损件的寿命等都有举足轻重的作用。为此 ,对双螺杆油气混输泵泵入口压力和油气比对泵排量的影响、气相对泵效率的影响、提高易损件寿命、螺杆导程和同步齿轮、吸入缓冲器与冷却套等设计和使用中的有关问题进行了分析讨论。

考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限研究

变形套管经冲击整形后套管内存在残余应力,为了真实模拟套管冲击整形过程,探讨套管整形修复尺寸界限,采用ANSYS软件建立了变形套管冲击整形非线性接触三维有限元模型。以P110钢级、壁厚12.65 mm的177.8 mm(7 in)套管为例,分别对不考虑套管残余应力和考虑套管残余应力2种情况进行研究。研究结果表明,考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限比不考虑套管残余应力的套管整形修复尺寸界限减小了4 mm,且考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限与试验结果更接近。该研究结果为套管整形修复技术提供了理论参考,对于现场套管整形修复作业有一定的理论指导意义。

双螺杆泵型线分析及仿真研究

以国内外常用的双头对称长幅摆线型线和单头摆线组合型线2种双螺杆泵型线为研究对象，用Pro／E进行建模，用Matlab编程软件计算接触线长度，用Admas软件进行了仿真研究，得出上述2种型线双螺杆泵摩擦力与两端压差的关系曲线。分析研究得出如下结论：（1）双头螺杆的接触线长度比单头螺杆要长，因此实际应用中排量大的选双头螺杆较好，而输送压力较高的场合选单头螺杆较好；（2）圆弧修正的双螺杆泵型线避免了点接触，可延长双螺杆泵的寿命；（3）双螺杆泵可适用于中、小流量（10～1000m^3／h）和低、中、高压差（0～10MPa）以及不同含气体积分数（0～100％）的流体输送。

涡轮钻具涡轮中的能量损失分析

分析φ240型涡轮钻具的试验效率曲线表明，涡轮中的能量损失主要是水力损失。水力损失包括叶型损失、冲击损失和瑞壁损失等。为了减少和预防各种能量损失，应合理选择涡轮叶栅的相对节距、定转子的径向间隙和轴向间隙：叶栅相对节距（叶栅节距与叶型弦长之比）应为0．65－075；定转子径向间隙应为1mm；轴向间隙应为14－16mm。同时还应使涡轮在最佳工况下工作，并采用先扩张后收缩的叶片通道。铸造涡轮时，应尽量使叶片表面光滑。

地应力方向对椭圆套管强度的影响规律分析

在考虑套管初始椭圆度和非均匀水平地应力作用位置的基础上,通过建立套管-水泥环-地层受力模型,采用弹塑性有限元方法对具有初始椭圆度套管的抗挤毁强度与非均匀水平地应力作用位置的关系进行分析,并与绝对圆形套管数值分析结果进行对比。研究结果表明,套管抗挤毁强度与非均匀地应力的作用方向有关。当最大水平地应力作用方向与套管长轴方向平行时,初始椭圆度将增大套管的抗挤毁强度;当最大水平地应力作用方向与套管长轴方向垂直时,初始椭圆度将降低套管的抗挤毁强度。可以通过合理正确地利用地应力的作用位置来提高套管的抗挤毁强度,进而延长套管的使用寿命。

BP网络在液压驱动螺杆泵故障诊断中的应用

由于故障振动指标具有非线性可分的相似性、故障与征兆的关系不确定性等特点,难以有效地进行故障诊断,因此提出了基于BP神经网络的井下液压驱动螺杆泵机组故障诊断网络的设计方法。详细介绍了网络的信号采集、处理和网络训练、诊断的处理。经初步验证,这种故障诊断网络以较强分析功能和直观表现性,为准确、及时地确定液压驱动螺杆泵故障的发生和工况趋势预测,提供了有力的技术支持。该方法还可用于采油机械装置的工况预测和故障诊断。

轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统设计

鉴于目前井下油水分离技术尚存不足,将井下油水分离技术与地面驱动螺杆泵采油技术相结合,设计出一套轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统。介绍了系统的总体结构及工作原理,提出了轴向力平衡式螺杆泵的设计方法,给出了螺杆泵基本参数及油水分离装置结构参数的确定方法。以某油区的生产数据为例,对系统主要装置结构参数和工作参数进行了分析与计算。试制的油水分离装置室内试验结果表明,样机能够满足井下油水分离性能要求。

瓣形万向轴瓣齿的拉伸强度分析

提出了瓣形万向轴承受拉伸载荷时瓣齿强度的理论分析方法,利用该方法对万向轴的瓣齿进行了应力分析,根据应力分析的结果讨论了瓣形万向轴的2种主要失效形式,并分析了瓣齿的结构参数对万向轴失效形式的影响。应用ANSYS分析软件对瓣形万向轴承受拉伸载荷时瓣齿的强度进行了有限元分析,从计算结果与实验结果的对比可以看出,两者基本上是一致的,说明利用ANSYS处理瓣形万向轴瓣齿的拉伸强度问题是可行的,计算结果可信,因此有限元计算可以作为今后瓣形万向轴结构设计和强度校核的重要参考依据。

全金属单螺杆泵结构优化设计

利用Matlab软件对全金属单螺杆泵的结构参数进行了数值分析，从理论上分析了短幅内摆线等距型和短幅外摆线等距型的线型特点。结合设计实例，对比相应理论性能参数优化设计了全金属单螺杆泵线型和头数；应用ANSYS软件对定、转子做了热力耦合分析，同时建立了全金属螺杆泵的三维流场模型，利用Fluent软件研究了全金属螺杆泵在不同黏度下的泵效随配合间隙的变化规律。分析结果表明，全金属螺杆泵定转子的断面线型选择短幅内摆线等距型更加合理，头数比优选1：2或2：3；全金属螺杆泵在热采环境中优势明显，配合间隙考虑在0．10～0．30mm之间选取，冷采环境在0．30—0．50mm之间选取，给出了各种黏度下的间隙优选图。该项研究成果对全金属螺杆泵的优化选型有着重要的指导意义。

电潜泵潜油电动机转子弯曲振动临界转速分析

通过对采油电潜泵潜油电动机转子结构的振动模型简化 ,应用机械振动理论和方法 ,分析了转子无阻尼弯曲振动的临界转速问题。建立起一般的分析计算方法 ,并根据电动机转子的具体简化模型 ,应用计算机编程进行了计算。计算结果表明 ,目前油田上使用的电潜泵电动机转速恰好在临界转速 (共振区 )内 ,会引起过大的弯曲振动 ,振动载荷约为正常载荷的 12倍 。

井口驱动螺杆泵泵载荷的确定方法

泵载荷的确定是油田合理选用泵的重要依据，也是井口驱动螺杆泵生产油井优化设计和工况诊断的重要组成部分之一。从目前油田的实际情况出发，将整个井口驱动螺杆泵生产油井作为一个大的生产系统，将油层、套管、油管、井下螺杆泵机组和井口分成５个子系统，利用系统节点分析法，提出了在已知和未知油井的测试流量和测试流压两种条件下确定泵载荷的实用方法。

井口驱动螺杆泵抽油杆柱载荷计算

针对井口驱动螺杆泵抽油杆柱断脱频繁的问题，应用弹塑性理论分析了抽油杆柱在井中的受力状况。指出抽油杆柱在工作过程中处于非理想的直井条件下，同时承受拉伸、弯曲和扭转三种载荷的作用。对各项载荷进行了较详细的理论推导，对于单纯从理论上难于准确确定的个别载荷，采用了理论分析与实测相结合的处理方法。最终给出了各项载荷的计算公式，为抽油杆柱的合理设计、泵的选择及工况诊断提供了依据。

单个角型颗粒冲蚀机理实验系统设计及实验

研究单个角型颗粒的冲击过程,有助于深入理解冲蚀磨损过程中材料去除的机理。设计了一种用于冲击机理研究的单颗粒冲击实验装置,装置可按照设计速度、角度以及颗粒方位角发射单个颗粒撞击靶体材料,并通过高速摄像机捕捉颗粒撞击的动态过程。利用该装置进行了菱形形状的硬质角型颗粒撞击AA3003铝合金靶体材料的实验,结果表明:装置能够有效研究冲击参数(冲击速度、冲击角、方位角等)对冲击行为和材料变形机制的影响,实现研究变量可控,有助于研究冲蚀磨损过程的主、次要影响因素。冲击角和方位角是决定颗粒旋转方向的关键因素,不同的旋转方向对应了不同的材料变形机制。通过颗粒运动轨迹图像,揭示了冲击诱导的颗粒旋转与冲蚀机理之间的相关性。所设计的实验装置及方法为颗粒冲蚀中的细观力学行为研究提供了一种有效的研究手段。

固体颗粒冲蚀磨损模型的建立及有限元分析

着眼于固体颗粒冲击壁面的微观动态过程,建立了基于有限元(FEM)方法的颗粒冲蚀数值计算模型,模型中充分考虑了颗粒形状、冲击参数、材料特性等因素以及多颗粒重合打击的影响,通过引入弹塑性本构模型和失效模型描述金属材料的变形及失效行为,研究了冲蚀因素对冲蚀速率及表面变形特征的影响规律。结果表明,模型能够完整的展示冲击的动态过程,预测了颗粒冲蚀金属材料表面所造成的变形及失效破坏现象,多颗粒冲击造成材料表面的累计破坏使冲蚀量增大,冲蚀速率逐渐趋于稳定。为使模型能够合理的预测高应变率条件下材料变形,修正了本构模型中的应变率项,修正后的模型计算得到的冲蚀速率随冲击角的变化规律与工程实际更加符合,为今后微观颗粒冲蚀模型的建立及应用打下了理论基础。