【正文】 離器孔眼的阻力增加，從而提高了分氣效率。 圖 43 粘度對(duì)分氣效率的影響 (4)分離器長(zhǎng)度對(duì)分氣效率的影響 如圖 44 可知，隨著分離器長(zhǎng)度的增大，分氣效率提高。 圖 46 分離器孔數(shù)對(duì)分氣效率的影響 (7) 分離器孔徑對(duì)分氣效率的影響 圖 47 可以看出，隨著分離器孔眼直徑的增大，分氣效率逐漸降低。由圖 49 可看出，隨著螺旋長(zhǎng)度的增加或螺距的減小，可分離氣泡的直徑減小，分離效果變好，而且減小螺距更加敏感，這是由于這樣的變化可以增加液流的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，加強(qiáng)了分離效果。根據(jù) 以上分析可知，螺旋分離器的長(zhǎng)度、外徑及螺旋內(nèi)徑 (中心管外徑 )可由環(huán)空中分離的 “ 回流效應(yīng) ” 的要求來計(jì)算。因?yàn)榱魉僭龃?，氣體的流量增大，氣泡的直徑增大，氣泡的滑脫速度增大，氣泡通過分離器孔眼的阻力增加，從而提高了分氣效率。螺旋式井下油氣分離器與封隔器式氣錨一樣，都不適用于不能下封隔器及出砂的油井內(nèi)，對(duì)泵到油層中部的距離較大 (我國(guó)有相當(dāng)多這種油井 )、產(chǎn)量較高的高油氣比油井具有特殊的意義。 1錨筒； 2導(dǎo)管 圖 52 氣錨速度分解圖 由于氣泡在接近錨孔的瞬間，其上行的速度為氣泡在靜止液體的上升速度 Wb和流體上升速度 V1180。 最小氣泡的上浮速度 vd： 22d0( ) ( c m / s)500 d g v?? ? ?? 氣錨分離室最小長(zhǎng)度 l2min： 2 2p2 m i n 2 2 2 2o 1 2 ( 3 . 8 ) 3 0 0 1 2 8 ( )( ) 0 . 6 ( 8 . 6 4 . 2 )DSl c mdD? ?? ? ?? ? ?(cm) 氣錨分離室最大長(zhǎng)度 l2max： 2 m a x o d 3 0 1 . 2 0 . 9 4 7 6 03 0 / 3 4 0 . 9 2 ( )6l K v n c m? ? ?? ? ?(cm) 確定進(jìn)液孔尺寸 ： 依照 ，進(jìn)液孔長(zhǎng)應(yīng)為氣錨殼外徑的 倍。 液氣混合物 在螺旋內(nèi)的流量 qm(m3/s)： ? ?o s om o wa1 1 4 2 ( 2 5 0 5 0 ) 0 . 1 4 8 0604 3 2 0 0 4 3 2 0 0 2 4 3 2 0 0Q R R pq Q Q p??? ? ? ???? ? ? ? ? ??? ?????? 6262m2 2 2 2 2 2214800 .7 1 0 1 9 9 ( 0 .1 )0 .7 1 0 43200 0 .9 2 2500() ( 8 .6 4 .2 ) 7 .20 .8 7Ld qr r b v?? ? ? ??? ? ??? ? ?2 β 0 .9 2 28 .6 3 .4 2r r e e??? ? ? ? r=r1=，保證使氣體從液體中分出，進(jìn)入螺旋芯管 。 (3)接頭及油管的抗滑扣計(jì)算 外管抗滑扣計(jì)算 ： 2 2 2 2s 3 . 1 4( 2 ) ( 1 0 1 . 6 2 1 . 4 2 ) 9 0 . 1 2 3 7 9 4 8 5 ( )44p D t d k N? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?(kN)； 絲扣連接屈服強(qiáng)度安全系數(shù)取為 ，則這時(shí)的許用強(qiáng)度為 ： 485/=270 (kN)； J55 型油管 重量 按 139N/m 計(jì)算 ， 其允許的油管柱長(zhǎng)度為： 270/139= (km)。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 參考文獻(xiàn) [1] 佘梅卿 ． 螺旋式油氣分離器的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) [J]． 石油機(jī)械 ． 2020 (07)． [2] 薄啟煒，張琪，林博等 ． 螺旋式井下油氣分離器設(shè)計(jì)與分析 [J]． 石油機(jī)械 ． 2020 (01)． [3] 周繼德，盧祥國(guó) ． 防氣泵與氣錨概述 [J]． 石油機(jī)械 ． 1993， 21(4)： 4346． [4] 王鴻勛，張琪 ． 采油工藝原理 [M]． 北京石油工業(yè)出版社 ． 1989． [5] 蔣芳，伍建林 ． 偏心氣錨的研究及應(yīng)用 [J]． 鉆采工藝 ． 2020 (2)． [6] [美 ] ． 石油工程手冊(cè) [M]． 北京石油工業(yè)出版社 ． 1992． [7] 李原記，朱杰，張秋雁等 ． 賈敏式篩離氣錨的研制 [J]． 石油機(jī)械 ． 2020 (08)． [8] 黃貽生 ． 螺旋式氣錨的 分離系數(shù) [J]． 石油機(jī)械 ． 1987 (08)． [9] 侯宗 ． S312 型和 S313 型雙級(jí)高效氣錨 [J]． 石油機(jī)械 ． 1994 (06)． [10] 趙煒，王敏謙 ． 螺旋式油氣分離器的研究與試驗(yàn) [J]． 石油機(jī)械 ． 1998 (04)． [11] Campbel,， Meridian Oil Co， Brimhall, etal． An Engineering Approach to Gas Anchor Design [J] ． SPE Production Operations Symposium． 1989， (3)： 1314． [12] Zhao Jun Wu， Fu Rang Wu． Method of Calculating Gas Separating Efficiency of Downhole OilGas Separator[J] ． The Second International Symposium on Multiphase Non Newtonian and Reacting Flows． 2020， 9(04)： 10 – 12． [13] ， ， etal． Effect of Viscosity on Downhole Gas Separation in a Rotary Gas Separator[J]． 1999， (3)： 2831． 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 致 謝 在論文完成之際，請(qǐng)?jiān)试S我在此表達(dá)對(duì)各位老師和同學(xué)的真誠(chéng)的謝意 ! 首先，衷心感謝我的導(dǎo)師趙子剛教授。 (2)該旋轉(zhuǎn)氣錨是 根據(jù)離心分離和紊流化使氣泡聚合的原理，最 大限度地利用套管截面積來降低油氣進(jìn)泵前的回流速度。 Φ 平端 J55 油管的抗外擠壓力極限為 ?？籽鄣膫€(gè)數(shù)定為 105 個(gè) 。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 (2)旋轉(zhuǎn)氣錨計(jì)算 在日產(chǎn)液量 60m3， 下泵深度 800m， 天然氣密度 ， 原油密度 ，地面原油粘度 500mPa所以我將去液孔直徑為 毫米。對(duì)于中低含水、原油密度低的井，適當(dāng)選擇尾管直徑尺寸參數(shù)可以減小油水 滑脫而防止井筒積水。最后，只有少部分小氣泡在上沖程被 液流攜帶經(jīng)吸入口沿中心管進(jìn)入泵內(nèi)，達(dá)到油氣分離之目的。 圖 410 泵深及產(chǎn)液量與可分離氣泡直徑的關(guān)系 綜合起來看，螺旋式井下油氣分離器的分離效果主要與其螺距、螺旋片外半徑以及產(chǎn)液量、氣油比有關(guān)。 圖 49 螺旋片螺距及螺旋長(zhǎng)度與可分離氣泡直徑的關(guān)系 曲線 1 為螺旋長(zhǎng)度與可分離氣泡直徑的關(guān)系 ； 曲線 2 為螺距與可分離氣泡直徑的關(guān)系。分離器孔哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 眼數(shù)越少，孔眼數(shù)的增加對(duì)提高分氣效率越明顯?？梢姡S著油的粘度的增大，分氣效率明顯降低。其原因是，隨著氣液比增大，一方面，氣泡數(shù)量增加，氣泡之間的相互影響增強(qiáng)，氣泡穿過分離器孔眼的阻力增大 ； 另一方面，氣泡的直徑也增加，滑脫速度增大，分氣效率提高。 ③ 如果 r2小，得到的 r 也小。為了簡(jiǎn)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)。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。 [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 )。 圖 d 是另一種帶封隔器的組合式氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 b 是一種組合式螺旋氣錨結(jié)構(gòu)示意圖。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。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)。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。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(zhǎng)度相同的錨管與雙其分離效果。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。 (2) 分氣原理 S312 型氣錨的分氣原理如圖 25 所示。 [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 。 偏心氣錨工作時(shí)，抽油泵從氣錨下部抽出液體。這種氣錨 的分氣 效率比簡(jiǎn)單氣錨 分氣率要好 ，但低于封隔器井下分離器。 [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)。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。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。 ① 上沖程時(shí)（泵吸入階段），分氣過程可分為四個(gè)步驟。 [2] (1)利用滑脫效應(yīng) 又稱克林肯伯格效應(yīng) (Klinkenberg effect)。但無論國(guó)內(nèi)或國(guó)外石油和天然氣分離器沒有報(bào)道的新基本特征研究。 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 ..........................................