井下旋流分离管柱的振动特性研究

为研究旋流分离管柱在注入泵和采出泵两螺杆泵抽吸条件下的振动特性,对其进行模态分析和瞬态动力响应分析。结果表明,不同工况下,旋流分离管柱的固有频率有所不同;固定注入泵一端和固定采出泵一端相比,固定采出泵一端各阶固有频率较小;螺杆泵转动引起的激振力和内部流量变化都会导致管柱变形,其中螺杆泵转动对旋流分离管柱变形影响较大;相对于固定采出泵,固定注入泵条件下旋流分离管柱产生的振动位移更大,是旋流分离管柱自身结构和注入泵转速产生更大激振力综合作用导致的结果;控制两个螺杆泵工作状态的时间差,理想情况下可以控制旋流分离管柱的总变形。

振动条件下旋流分离管柱流场特性

旋流分离管柱在井下环境中会发生复杂的振动现象,从而对管柱内流场及管柱自身造成影响。为研究振动对旋流分离的影响情况,在振动耦合条件下对井下旋流分离管柱内的流场特性进行了分析。研究发现,3种速度场有明显变化,切向速度和轴向速度峰值减小,径向速度不对称性加剧;溢流管内部涡量和湍流强度分布规则性变差,其中内锥部分涡量强度明显增强,近壁处湍流强度更高值占据的区域分布范围也更多;油水分离效率会随着螺杆泵转速升高而降低,降低程度均达5%以上,但这种影响会随螺杆泵转速的增大而减弱,因此转速引起的激振影响对流场有个最大限度。