【正文】 在此向老師致以衷心的感謝 ! 向哈爾濱石油學(xué)院所有關(guān)心和幫助我的老師表示感謝 !向?qū)W校學(xué)習(xí)期間室友劉伯仲，李永乾對(duì)我在學(xué)習(xí)和生活上的關(guān)心和幫助表示感謝！ 。 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(lái)降低油氣進(jìn)泵前的回流速度。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 結(jié) 論 本論文針對(duì)井下油氣分離器分氣機(jī)理及分氣效率開(kāi)展了理論研究，對(duì)井下油氣分離器分氣過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究，得到了井下油氣分離器各參數(shù)對(duì)分氣效率的影響規(guī)律。 通過(guò)外擠壓力，內(nèi)屈服應(yīng)力和接頭與油管的抗滑扣計(jì)算，得到的安 全系數(shù)遠(yuǎn)大于要求的安全系數(shù)。 (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)。 Φ 平端 J55 油管的抗外擠壓力極限為 。 油管柱在井底處受到的外擠力最大 ， 愈往上愈小 ； 安全系數(shù)以井底處承受的外擠力進(jìn)行校核。 Φ 平端 J55 油管的抗外擠壓力極限為 。 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 。孔眼的個(gè)數(shù)定為 105 個(gè) 。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(guò)分離器孔眼的阻力增加，從而提高了分氣效率。 孔眼的過(guò)流面積之和應(yīng)是 固定 閥座過(guò)油孔的過(guò)流面積的四倍。 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。 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 (3)上接頭和下接頭結(jié)構(gòu) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 53 上接頭 圖 54 下接頭 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 理論計(jì)算及強(qiáng)度校核 理論計(jì)算 (1)螺旋葉片展開(kāi)尺寸的粗略計(jì)算 圖 55 螺旋葉片及展開(kāi)圖 圖 56 三角形法葉片 螺距 t=72mm；外徑 D=86mm；內(nèi)徑 d=42mm。分氣效率隨著流速的增大而增大，但分氣效率隨 流速 增大的程度不如氣液比增加時(shí)那么明顯。 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。所以我將去液孔直徑為 毫米。假定錨洞水庫(kù)距離 600 米 ， 水庫(kù)對(duì)井筒 的 兩個(gè)儲(chǔ)層和井筒傾角對(duì)分離效果明顯的洞 ， 直徑的孔不能超過(guò) 毫米。這是由于儲(chǔ)層砂巖含泡沫尺寸小 ，毛細(xì)管較小 ， 一般在 ~ 毫米 ， 對(duì)石油和天然氣的兩相條件下的地層相對(duì)均勻分布 ， 這決定了儲(chǔ)層條件下 ， 形成的泡沫不能超過(guò) 毫米 ， 直徑在模擬油藏條件下的測(cè)試結(jié)果表明 ， 僅僅從一個(gè)油藏空氣泡沫直徑 3 毫米左右。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。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。第四階段是流入中心管攜帶小氣泡在螺旋氣錨分離 。在分離器封隔器的下部加長(zhǎng)尾管至油層中 (或頂 )部，有利于在油氣進(jìn)泵前充分利用氣體能量將油舉升至一定高度，減少油氣從井底到泵口處的滑脫損失，從而降低井底流壓。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(guò)分離器孔眼的阻力增加，從而提高了分氣效率。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。 新型氣錨 如圖 51 所示， 其分氣原理是 油氣混合液由外管下部孔道流進(jìn)內(nèi)外管環(huán)形空間，由于油氣密度差異，小氣泡向上運(yùn)動(dòng)聚積成大氣泡和氣流，并在油氣分離器 頂部環(huán)形空間形成 “ 氣帽 ” ，經(jīng)外管上部排氣孔排出；經(jīng)上部分離后的原油向下運(yùn)動(dòng)，在螺旋環(huán)形空間加速呈螺旋流動(dòng)，在離心力的作用下，未分離完的小氣泡聚積在環(huán)形空間內(nèi)側(cè)形成大氣泡和氣流，經(jīng)螺旋片上的排氣孔向上運(yùn)動(dòng)，并在油氣分離器頂部環(huán)形空間形成 “ 氣帽 ” ，經(jīng)外管上部排氣孔排出；原油聚積在環(huán)形空間外側(cè)向下運(yùn)動(dòng)流入內(nèi)管進(jìn)泵。影響分離器工作性能的關(guān)鍵因素是螺旋的長(zhǎng)度和螺距。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(lái)計(jì)算。 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(lái)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)。而下泵深度只是通過(guò)影響流體溫度、粘度來(lái)影響分離效果，因而影響不大。圖 410 所示是其它參數(shù)不變情況下它們分別與可分離氣泡直徑的關(guān)系。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。 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。 圖 48 螺旋片內(nèi)、外半徑與可分離氣泡直徑的關(guān)系 圖 48 和圖 49 分別示出其它參數(shù)不變情況下螺旋片外半徑、內(nèi)半徑、螺旋長(zhǎng)度及螺距分別與可分離氣泡直徑的關(guān)系。 圖 47 分離器孔徑對(duì)分氣效率的影響 螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)敏感性分析 螺旋式井下油氣分離器的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其分離性能有著比較大的影響，分離效果可從可分離出的氣泡直徑看出，可分離出的氣泡直徑越小，說(shuō)明其分離效果越好 ； 反之，說(shuō)明分離效果差。 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。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。 圖 45 分離器直徑對(duì)分氣效率的影響 (6)分離器孔數(shù)對(duì)分氣效率的影響 圖 46 可知。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 44 分離器長(zhǎng)度對(duì)分氣效率的影響 (5)分離器直徑對(duì)分氣效率的影響 圖 45 可以看到，隨著分離器直徑的增大，分氣效率先逐漸提高，當(dāng)直徑為75mm 時(shí)，分氣效率最高，然后，分氣效率又逐漸降低。 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?？梢?jiàn)，隨著油的粘度的增大，分氣效率明顯降低。第四階段是流入中心管攜帶小氣泡在螺旋氣錨分離。在分離器封隔器的下部加長(zhǎng)尾管至油層中 (或頂 )部，有利于在油氣進(jìn)泵前充分利用氣體能量將油舉升至一定高度，減少油氣從井底到泵口處的滑脫損失，從而降低井底流壓。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(guò)分離器孔眼的阻力增加，從而提高了分氣效率。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(guò)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。 [12]