【正文】 離、旋流分離和沉降分離的原理，多級(jí)分離，使其防氣效果更好，且結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，且成本低、易維護(hù)，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，適合在廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用 。 (2)利用離心效應(yīng) 由于滑脫效應(yīng) 的 分離效率 較 低。 第四步驟：氣泡在氣錨 的 環(huán)形空間 內(nèi) 進(jìn)行四次分離。因此，越靠近氣錨的氣泡，水平分速 越 大，越容易被液流帶入氣錨。 圖 21 簡單氣錨 第二步驟：氣泡在氣錨時(shí)進(jìn)液孔附近進(jìn)行二次分離。 根據(jù)斯托克公式 2d o go= ( ) ??? (21) 式中 dV——?dú)馀菰陟o止液體中的上浮 時(shí)的 速度， cm/s； d ——?dú)馀葜睆剑?cm,一般取 ~； oP ——原油密度， g/cm3； gP ——?dú)饷芏龋?g/cm3； o? ——油的動(dòng)力粘度， Pa其分氣過程可為泵吸入階段和泵排出階段。實(shí)驗(yàn)證明：巖石滲透率越低 ,滑脫效應(yīng)越大 ；壓力越低 ,滑脫效應(yīng)也越大。當(dāng)氣 液混合物由進(jìn)液孔進(jìn)入錨筒時(shí)，液流方向?yàn)樗椒较颍跉庖好芏炔畹淖饔孟?，氣泡產(chǎn)生向上的垂直分速度，加上氣液混合物在進(jìn)入氣錨孔眼時(shí)產(chǎn)生 撞擊和擾動(dòng)，使部分氣體從液體中分離出來，實(shí)現(xiàn)了油氣的初步分離，分離出的氣體浮到錨筒頂部，經(jīng)排氣孔排到油套環(huán)形空間。因此 ,設(shè)計(jì)更高的泵效率的油氣分離器具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國外偏心氣錨和連續(xù)流氣體分離器、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況良好。各種各樣的油氣分離器在理論上可以使石油和氣體分離 ,但實(shí)際效果的油氣分離效果是不同的 。 operate principle。 It introduced simple gas anchor and rotary gas anchor method of calculation and designed a new type of rotating gas anchor。該型旋轉(zhuǎn)氣錨利用螺旋片對(duì)油氣混合物產(chǎn)生的離心力進(jìn)行分離，一般采用閉式結(jié)構(gòu)，所有流體均需經(jīng)過旋轉(zhuǎn)氣錨，適合在產(chǎn)量高，油氣比較低的井中使用。本文對(duì)所設(shè)計(jì)的氣錨進(jìn)行了理論計(jì)算和強(qiáng)度校核，該氣錨具有結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高的優(yōu)點(diǎn)。 This type of rotary screw gas anchor unit of the oil and gas mixtures were separated by centrifugal force, generally used the closed structure, after all the required rotary fluid gas anchor。 gas separator efficiency 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 第 1 章 前 言 .................................................... 1 問題的提出和研究意義 ........................................... 1 第 2 章 氣錨油氣分離機(jī)理研究 ...................................... 2 分氣原理 ....................................................... 2 常用氣錨綜合對(duì)比 ............................................... 5 螺旋式井下油氣分離器結(jié)構(gòu) 及工作原理 ............................ 10 螺旋式油氣分離器的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍 ............................ 12 第 3 章 氣錨的設(shè)計(jì)計(jì)算方法 ....................................... 14 簡單氣錨設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................. 14 螺旋式井下油氣分離器參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................. 15 第 4 章 影響氣錨分氣效率的結(jié)構(gòu)和參數(shù)分析 .......................... 18 簡單氣錨分氣效率因素影響 ...................................... 18 螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)敏感性分析 .............................. 21 第 5 章 新型 旋轉(zhuǎn) 氣錨設(shè)計(jì) ......................................... 24 新型 旋轉(zhuǎn) 氣錨設(shè)計(jì)方案 .......................................... 24 新型 旋轉(zhuǎn)氣錨 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................... 25 理論計(jì)算及強(qiáng)度校核 ............................................ 28 結(jié) 論 ......................................................... 32 參考文獻(xiàn) ...................................................... 33 致 謝 ......................................................... 34 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 前 言 問題的提出和研究意義 深井 泵采油 是國內(nèi)外油田生產(chǎn) 的主要方式 。 分氣效率的油氣分離器是需要設(shè)計(jì)安裝井下油氣分離器是一種重要的屬性參數(shù) ,但嚴(yán)重缺乏基本的研究在這方面 ,這個(gè)問題嚴(yán)重影響了好效果的石油和天然氣分離器安裝 。但無論國內(nèi)或國外石油和天然氣分離器沒有報(bào)道的新基本特征研究。理論研究油氣分離器 ,提高水平的油井生產(chǎn)管理和提高水平的抽油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和抽油井系統(tǒng)效率具有重要意義 。 [2] (1)利用滑脫效應(yīng) 又稱克林肯伯格效應(yīng) (Klinkenberg effect)。 [3]這種氣錨以國內(nèi)最早使用的簡單氣錨和美國的窮孩子氣錨(Poorboyanchor)為代表。 ① 上沖程時(shí)（泵吸入階段），分氣過程可分為四個(gè)步驟。s； g ——重力加速度， cm/s2。當(dāng)氣泡到達(dá)氣錨進(jìn)液孔附近時(shí)，液流要流向氣錨進(jìn)液孔，流動(dòng)方向發(fā)生改變，氣泡上升速度及方向也將改變，氣泡垂直分 速為 Vd+Vfv，水平分速為液流水平分速 Vfh， 如圖 22 所示。氣泡直徑 越 小，垂直分速 就越 小，越容易被液流帶入氣錨。這時(shí)氣泡 的 速度是液流下行 的 速度減去氣泡上浮 的 速度，氣錨 的 環(huán)形空間有一部分能分 游 離的最小氣泡被 滯留在環(huán)形空間。對(duì)于大產(chǎn)量，高氣油比及高粘度油井 來說 ，往往設(shè)計(jì)氣錨外徑過大，大于套 管允許的直徑。 [5]當(dāng) 含氣油流在氣錨內(nèi)旋轉(zhuǎn) 流動(dòng) 時(shí) ，利用不同密度的流體離心力 的 不同，使被聚集的大氣泡沿螺旋內(nèi)側(cè)流動(dòng)，帶有未被分離的小氣泡的液體則沿外側(cè)流動(dòng)。因此，使氣泡聚集成大氣泡便會(huì)大大地改善分氣效率。這種氣錨 的分氣 效率比簡單氣錨 分氣率要好 ，但低于封隔器井下分離器。因?yàn)?PfPg， 所以排氣孔內(nèi)壓力大于排氣孔外壓力，當(dāng)這兩個(gè)壓力差值大于克服排氣閥 自 重時(shí)，則閥自動(dòng)放氣。 偏心氣錨工作時(shí)，抽油泵從氣錨下部抽出液體。環(huán)空中的氣速?zèng)Q定環(huán)空中液體 的 濃度， 當(dāng)氣速較高時(shí) ，液體氣夾帶液滴繞過氣錨 的 入口，使得 在 環(huán)空流道狹窄處的液體 的 回落量也有所下降，從而降低了進(jìn)入氣錨和抽油泵液體 的 量。 [8] (1) 結(jié) 構(gòu) 分氣效率的油氣分離器是需要設(shè)計(jì)安裝井下油氣分離器是一種重要的屬性參數(shù) ，但嚴(yán)重缺乏基本的研究在這方面 ， 這個(gè)問題嚴(yán)重影響了好效果的石油和天然氣分哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 離器安裝 。 S313 型氣錨的結(jié)構(gòu)與 S312 型氣錨基本相同，也 分為上、下兩級(jí)。 (2) 分氣原理 S312 型氣錨的分氣原理如圖 25 所示。當(dāng)泡沫原油流動(dòng)氣錨 ， 因?yàn)橐后w流動(dòng)方向變 化的作用下石油和天然氣的密度差異 ， 一些泡沫直接產(chǎn)生油套管環(huán)空。哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第四階段是流入中心管攜帶小氣泡在螺旋氣錨分離。 其余 的 3口 井 因油氣比小于 80m3/t和供液不足，效果不明顯，共增產(chǎn) 平均泵效由原來的 %提高到 %。優(yōu)于離心螺旋氣錨 ,降低綜合氣錨為重力分離和離心分離 ， 會(huì)使石油和天然氣流經(jīng)長度相同的錨管與雙其分離效果。 (1)結(jié)構(gòu) 新的迷宮氣錨 (基本 )主要由上、下兩層。當(dāng)氣液混合物剛剛進(jìn)入了錨管 ,流體在水平方向 ,在影響下的氣體和液體之間的密度差 ,氣泡垂直向上的速度 ,再加上一個(gè)氣液混合物倒入氣錨孔時(shí)產(chǎn)生的影響和干擾 ,更加速了氣液分離 ,因此 ,在這個(gè)過程中 ,首先對(duì)氣液分離 ,分離出氣泡上升到頂部的錨管 ,通過通風(fēng)系統(tǒng)的油套管環(huán)形空間 ； ② 第二階段，到錨管和液體流到下面的洞內(nèi)的泡沫分離錨管環(huán)形空間。通過中心的低氣錨管到上級(jí)螺旋氣錨是氣液混合物通過螺旋葉片旋轉(zhuǎn)流生成 ， 由于氣體和液體之間的密度差 ,離心力使液流沿螺旋的外側(cè) ,氣泡沿內(nèi)的螺旋上升。根據(jù)不同的生產(chǎn)井應(yīng)選擇不同的 螺距 (在錨筒外 徑 一定的條件下 )在一定條件下 ， 合合理的螺距應(yīng)是氣液混合物進(jìn)入錨筒內(nèi)的流速大于液流流經(jīng)泵閥孔徑時(shí)流速的 20%為宜； ④ 對(duì)于油井腐蝕氣體含量較高 ， 螺釘裝配螺旋葉片厚度不宜過小 ， 應(yīng)該在 毫米 以上； ⑤ 較低的外套是針對(duì)儲(chǔ)層深、低容量、快速下降 ,生產(chǎn)是負(fù)當(dāng)下潛的油井設(shè)計(jì)。 這種 新的迷宮氣錨 ， 大港和冀東油田采用了 28 口 井 (氣液比超過 150 的 18 口，氣液比在 150 的 10 口 )， 有效井 26(其余 2 井由于容量過低 ,生產(chǎn)幾天然后關(guān)井 )，有效率為 %。我們需要通過實(shí)驗(yàn) ,研究了不同結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)流體流速、流體粘度、氣液比的適應(yīng)性 ， 并建立相應(yīng)的計(jì)算模型 ， 設(shè)計(jì)了計(jì)算油氣分離器。 1 抽油泵； 2 排氣孔； 3 單流閥； 4 氣罩； 5 錨殼； 6 螺桿； 7 套管； 8中心管； 9封隔器；10 密封窗； 11 泄油窗； 12 上中心管； 13 下中心管； 14 吸入口 。 圖 b 是一種組合式螺旋氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 c 是一種帶封隔器的組合式氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 d 是另一種帶封隔器的組合式氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)泵沖程 ， 氣體壓力在空氣陷阱通常低于單閥頂部的壓力 ,氣體不能打開閥的油套管環(huán)空。 [10] 其工作原理是： 在泵沖程的密度 ,原油和天然氣有很大的差異 ， 在進(jìn)入油氣分離器孔、大直徑部分原油泡沫分離原油在套管環(huán)形空間 ， 和不斷上升的移動(dòng)高于液位、油套環(huán)形空間 (正常螺旋井下油氣分離器沒有這個(gè)過程 )。密集的液體離軸和外管 ， 然后向下移動(dòng)到工作筒內(nèi) ， 再到泵吸水室。在進(jìn)入分離器的石油和天然氣的整個(gè)流動(dòng)過程中 ，螺旋分離器可以增加盡可能多的從結(jié)構(gòu)的油氣分離效率。即使在不加深泵掛的條件下，也會(huì)明顯降低井底流壓，有利于提高產(chǎn)量。 氣錨環(huán)形空間液流速度為 22f 2 2 2 21 2 0 1 2 0/4( ) 6 0 / 4 ( ) 6 0ppD S n D S nv D D D D? ? ?? ? ????? (32) 式中 fv ——?dú)忮^環(huán)形空間液流速度， cm3/s； pD ——抽油泵活塞直徑 ： cm； S ——光桿沖程 ： cm； n ——沖數(shù) ： min1； ? ——泵效； 1D ——?dú)忮^外殼內(nèi)徑 ： cm； 2D ——吸入管外徑 ： cm； 0? ——?dú)忮^體積利用系數(shù)。 如果 oK 取 ，公式 (37)可簡化為 22 max o20 /l d g nv? (38) 計(jì)算出 min2l 和 max2l 后，選兩者之間大值 作 為分離室長度。為了簡化計(jì)算 ， 假設(shè)均勻分布在液體中氣泡 ；氣泡 朝著螺旋槽在考慮離心力的作用 ； 忽略重力的作用 ； 液體密度是一致的 ； 氣液混合物以相同的速度旋轉(zhuǎn)的螺旋槽 。 氣泡的平均旋轉(zhuǎn)角速度為 21226102rrqm???? (313) 式中 mq ——油氣水混合物的螺旋流量， m3