一种新型抽油井双液压调防冲距碰调器的研制

在稠油开采过程中,由于蜡、砂、垢等因素影响,常常出现固定凡尔、游动凡尔被粘附,造成漏失,产量下降;或者凡尔失灵不出油等情况,解决办法就是通过碰泵,消除阀球所粘脏垢,使油井恢复生产.碰泵后需重新调整防冲距,传统的碰调工作没有专用工具,操作麻烦,劳动强度大,安全系数低,停井时间长.而一种新型稠油井双液压调防冲距碰调器解决了以上弊端.新型碰调器由手动液压泵、油缸、高压输油管构成,安全高效,碰调过程由原来的30分钟缩短为2分钟.     

往复式混输泵余隙容积对排出特性影响分析

为了研究余隙容积对往复式混输泵液力端排出特性的影响,根据活塞运动规律和泵阀运动微分方程,运用动网格生成技术更新流体区域变形后的网格,对往复式混输泵的排出过程进行三维动态数值模拟。通过数值计算,得到了排出过程各个时刻流场的变化情况,探讨了余隙容积对腔内升压、瞬时流量和排出阀开启滞后角的影响。结果表明,在气液混合介质工况下,余隙容积的存在延长了内压缩过程,造成升压过程滞后、介质排出过程集中于压缩行程后半段和排出阀开启滞后角增大的不利影响,因此在设计、制造中应尽可能减小余隙容积。     

压裂泵头体排液过程的非定常流动数值模拟

相贯线处高速流体冲击会加速泵腔局部腐蚀和裂纹萌生,缩短泵头体服役寿命。为得到相贯线处流速变化规律,联合泵阀及柱塞的运动方程和动网格技术,模拟了不同排出压力、柱塞冲次、柱塞直径及压裂液黏度条件下泵头体排液过程,拟合了相贯线处的流速预测公式。结果表明:左右两侧相贯线处的流速高于邻近区域,曲柄转角位于262°～328°时,右侧相贯线处的流速相对稳定;相贯线处流速对排出压力不敏感;增大柱塞冲次,相贯线处的流速线性增大;柱塞直径增大,相贯线处流速呈比例增大;而黏度对流速的影响取决于柱塞冲次;拟合得到的流速预测公式的误差低于2.35%。模拟结果可为泵头体流动加速腐蚀试验研究提供理论依据。     

一种新型可控底阀的使用

KD-1200是针对目前油井出现的一些问题而开发的一种新型可控底阀,尤其是水平井和斜井抽油泵效率低下、泵内的固定凡尔耐磨性差、凡尔罩易损坏、下泵后不能洗井、酸化、去蜡等措施作业,作业时不能进行泄油。该阀采用耐磨材料和特殊构造,只需通过碰泵来控制阀的开闭,并实现洗井排砂、酸化、去蜡降粘作业,通过孤东76口井作业表明,操作准确率为100%,应用还表明通过底阀改进,缩短了凡尔工作过程中的响应时间,提高泵效5.5%。     

高速泵内三维非定常动静干扰流动计算

利用三维Navier-Stokes方程和RNG湍流模型,并在转动部件与静止部件间采用滑移网格技术建立交互界面,对高速泵内多级动静干扰引起的三维非定常湍流进行了计算,得到了旋转叶轮与固定导叶间的流体的紊流特征。     

五缸单作用钻井泵冲程与冲次合理匹配

针对目前钻井泵存在质量大、排量小、易损件寿命低等问题，考虑冲程和冲次对其影响大，提出对钻井泵进行冲程与冲次合理匹配的标准方案。首先在分析五缸单作用钻井泵冲程S与冲次n对泵的活塞运动和性能参数影响的基础上，查阅国内现有数据和资料，绘制出已有五缸泵n-S型谱图，其次由型谱图的限制线确定五缸泵活塞速度nS和最大瞬时加速度n2S最大值，nS≤36,n2S≤5 000。最后讨论影响五缸泵冲程S和冲次n的因素以及泵排量的调节和正确使用五缸泵，本着“适当增加冲程，合理降低冲次”方法，提出五缸泵冲程S和冲次n的修订建议。此方法在现有泵的尺寸不变、结构保持的前提下，冲程S大的中速泵nS和冲程S小的高速泵n2S值显著降低，符合限制线规定。     

压裂泵凡尔阀动态排液性能仿真研究

针对凡尔阀关闭滞后引起泵排量减少及凡尔阀开启阻力过大使排液性能变差等问题,在虚拟试验中,以某型压裂泵的凡尔阀为研究对象,利用系统性能仿真方法建立压裂泵液力端仿真模型,对压裂泵排液动态特性进行仿真。研究了弹簧刚度、阀盘质量对泵排出流量的影响及弹簧刚度、阀盘质量、阀座孔径对泵排出压力的影响。结果表明：泵排出流量、排出压力受阀座孔径影响较大而受弹簧刚度和阀盘质量影响较小;在各弹簧刚度和阀盘质量取值下泵的平均排出流量均在4000 L/min左右,平均排出压力均在140 MPa左右;泵的瞬时排出流量和瞬时排出压力随弹簧刚度、阀盘质量的增大而增大,随阀座孔径的增大而减小。研究结果对于优化凡尔阀设计,提高压裂泵排液性能具有重要的参考价值。     

一种新型防刺漏抽油泵固定凡尔

抽油泵固定凡尔端面刺漏是造成密封失效问题之一,也一直是国内各油田的技术难题.结合现场解剖的大量实例,文中对固定凡尔球座结构进行改造,进一步提高了抽油泵的密封性能,延长了抽油泵在井下的使用周期,值得大力推广应用.     

基于旋流机理的防砂抽油泵研究

针对抽油泵砂卡问题以及现有防砂抽油泵的不足,提出了基于旋流机理的防砂抽油泵方案。该抽油泵由泵筒、柱塞、固定凡尔组件、游动凡尔组件、旋流器等组成。旋流器位于游动凡尔组件上端,当含砂原油通过旋流器时,由于砂粒密度大于原油密度,在离心力作用下,砂粒上升速度增加,避免了砂粒沉降引起的砂卡。此外,抽油泵内设有刮砂块和沉砂环空,柱塞周围极其细小量砂粒被刮除并沉降到环形空间,从而防止砂卡。现场应用表明,该泵具有良好的防砂效果。     

负压泵工作状况下泵膜片力学性能研究

泵工作时电机高速运动带动偏芯轴回转运动,进而改变与连杆固定的泵膜片和底板之间的空腔大小.空腔内压强的变化使得阀膜片产生变形,从而控制流体从一端进入另一端流出,实质起到单向控制润的作用.由于回转速度高,泵膜片需要反复的工作将一定容积的流体转移到另外的容积.因此,泵膜片的力学性能决定了泵体的使用寿命.文中主要围绕泵膜片的受力和变形研究泵的使用性能.     

往复泵水头损失及空化现象的数值仿真优化

为减轻往复泵的水头损失及空化现象，以提高吸入性能，根据魏斯特法尔理论分析了泵阀运动特性，基于阀盘结构和活塞冲次等参量，提出了水头损失和空化量的优化模型。采用Fluent动网格技术进行动态数值模拟，分析了各参量对吸入过程水头损失和空化现象的影响及其发展过程，优选出了最佳阀盘结构参数和活塞冲次，可有效减小液缸内的水头损失，降低因阀盘开启滞后而产生的空化现象，改善泵的吸入性能和汽蚀现象。得出了往复泵吸入过程水头损失最小、活塞端面的空化量最小时的阀盘锥角及最优的工作冲次，为往复泵的吸入特性研究提供了参考依据。     

高浓度固液两相球阀开启压差特性分析

利用雷诺应力模型和欧拉—欧拉方法对固液隔膜泵出口球阀的开启压差及压力分布特性进行了理论推导与仿真分析,以纯液相压力特征为基础,进一步研究了多参数下高浓度固液两相流进出口压差的变化规律并相应地建立了压差理论及回归数学模型。研究结果表明,球阀出口压力为1.0 MPa,阀球材质为氟橡胶包覆硬铝质芯时,理论分析所得球阀开启所需压差为3.99×105Pa,而球阀开启后,模拟得到进出口压差及轴向液动力迅速衰减,低压力区出现于阀座上下顶角间的10 mm环形阀隙中心区域,其轴向位置随阀口开度增大呈线性下降。当流动介质为高浓度液固两相流时,阀隙内部射流加速段上移至阀座上顶角z=30 mm处,球阀进出口压差达到了单相流压差的8倍以上,并且得到了各物性和操作参数(阀口开度、固相浓度、混合粘度、入口流量等)对压差影响的显著性程度排序。     

直线电机抽油泵泵阀总成工作性能分析

直线电机抽油泵是一种新型高效节能的采油装备,泵阀总成是制约其工作效率提高的关键因素之一。本文运用计算流体力学方法,对所设计的泵阀总成进行了三维数值模拟,计算结果正确反映了流场状态,得到了阀球运动特点。通过研究不同柱塞冲程和冲次参数组合情况下阀球运动,评价了泵阀总成的启闭和导向性能,设计符合要求。研究结果对直线电机抽油泵泵阀设计具有指导意义。     

基于FLUENT的出口球阀内部流场动态数值模拟

基于FLUENT软件利用动网格及UDF技术,对内压缩转子式油气混输泵出口球阀进行了动态数值模拟.动态仿真结果表明：随着阀球密度的增加,阀球上升速度减慢,阀隙压力变化减小;在球阀开启初始阶段,阀球受力脉动较大,随着开启过程的进行,阀球受力逐渐减小且趋于稳定;阀球的升程越高,变化梯度越大,阀球密度越小,升程变化越快.该动态数值模拟更真实的揭示了阀球比重与球阀受力、升程变化的内在规律.     

基于柱塞位移控制的乳化液泵变量方式研究

提出一种新的变量调节方式,采用柱塞位移反馈调节的方法将柱塞的位移信号反馈给电磁铁,进而控制电磁铁的开启时段,使得进液阀在柱塞排液行程中排液,从而改变乳化液泵排液阀的排量,达到变量控制的目的。通过对比分析锥阀和球阀的过流面积、吸/排液效果,选择球阀作为进/排液阀阀芯。利用AMESim软件建立乳化液泵模型并进行仿真分析,结果表明柱塞位移反馈调节的方法能够很好的控制乳化液泵的排量,实现乳化液泵在最大排量范围内的无级调节。     

重卡电动泵吸油阀的改进设计及仿真分析

目前重卡电动泵吸油阀大多采用结构简单的球阀结构,导致泵产生反冲流量过大和容积效率低的缺陷。为此,利用滑阀和锥阀的优点,提出了采用滑锥阀结构改进设计吸油阀的技术方案。通过建立吸油阀、电动泵及其液压举升系统的AMESim仿真模型,在吸油阀流量特性、泵的出口压力和液压缸举升速度方面进行了动态性能仿真,并与球阀结构的电动泵进行了比较分析。结果表明:该技术方案有效且可行,能有效降低泵的反冲流量和提高泵的容积效率,可为高性能重卡电动泵的研制提供理论参考。     

阀配流水压柱塞泵的回冲射流及其容积损失

为揭示水压柱塞泵配流阀对泵容积效率的影响程度,设计了阀配流柱塞泵可视化实验装置。通过高速摄像系统清晰观测到柱塞泵中回冲射流现象及形态特征。以阀芯瞬态位移、泵腔压力实测数据为边界条件进行配流阀动网格流场仿真,并进行瞬时流量积分,获得了排水阀回冲射流引起的柱塞泵容积损失数值。结果表明:在1500 r/min转速下,回冲射流时长占柱塞排水周期的30%,约为6 ms,阀芯存在多次振荡且伴随着射流空化;回冲射流造成泵容积效率的损失约为5.3%。     

油液黏度对柱塞泵流动特性影响规律的研究

为分析油液的黏度对柱塞泵流动特性的影响,运用Fluent流场仿真软件对轴向柱塞泵的运动特性进行模拟。对比分析了不考虑油液黏性、考虑黏温与考虑黏压模型下柱塞泵的流动特性,仿真结果表明:油液的黏温模型对柱塞泵的流动特性影响较大,黏温模型下泵的泄漏较黏压模型增大0.7倍,黏度模型对柱塞泵的压力冲击无影响。模型的准确性得到了实验验证,为建立较为准确的柱塞泵动力学模型,以及研究其效率的影响机理提供技术支持。     

考虑毛细流动效应的微型柱塞泵自吸性能研究

微型柱塞泵是微型液压驱动系统的核心部分。由于微型柱塞泵进出管和配流阀流道小，使得在研究微型柱塞泵自吸性能时，除了流体重力、惯性力和黏性力外，还要考虑毛细流动效应对微型柱塞泵自吸性能的影响。在对比了流体黏度、管径和浸润角等因素后，对微型柱塞泵自吸过程进行了理论分析。结果表明，微型柱塞泵自吸性能受流体重力、惯性力、黏性力和毛细流动效应共同作用影响，并且在不同管径、流体黏度和浸润角下，各种力的影响程度不同。     

基于AMESim的液动连杆机构运动特性仿真研究

拍击式大块破碎装置利用液动连杆机构的摆杆回转来击碎大块目标,“强冲-快回”是对拍击动作的基本要求。为提高单次冲击能量,设计了基于二通插装阀和液控单向阀的大流量控制回路,实现了机构运动参数的实时获取,并利用AMESim软件构建了“液压系统-连杆机构”联合仿真模型,进行机构动作的动画展示,同时比较了拍击锤质量、铰接点位置和供液压力等对液动连杆机构运动特性的影响。仿真结果表明拍击锤冲击可以等效7倍以上重力加速度,补液、回程过程可在2.7 s内完成,为拍击破碎装置的设计和工作参数选取提供了依据。