气液活塞式脉冲液体射流泵装置稳定性的理论研究
毕业设计(论文)-防气抽油泵设计
防气抽油泵设计摘要：在高气液比油井中，气体对泵效的影响十分严重。
这些气体占据泵腔的部分体积，会降低泵腔内的充满度，导致抽油泵阀球开启滞后，甚至出现“气锁”现象。
“气锁”时还会发生“液压冲击”，造成有杆抽油系统的振动，加速其损坏。
结果造成抽油机井频繁作业，使检泵周期缩短，开发成本增加。
本文介绍的防气抽油泵采用机械起动和关闭的标枪阀结构，克服了气锁现象。
本文首先介绍了国内外抽油泵的发展现状，接着论述了防气抽油泵的工作原理，初步确定了气液抽油泵的整体结构。
然后对气液抽油泵的整体结构、尺寸进行了设计计算，确定了泵的外径和泵筒的长度。
最后对抽油泵的主要零件，如泵筒、柱塞、泵阀、阀罩等进行了设计计算以及校核，并对抽油泵的排量进行了计算。
通过本文的研究，对抽油泵的研制起到一定的促进作用。
关键词：气锁；防气抽油泵；低产；结构设计Anti-gas pump designAbstract: In the well with high gas/oil ratio, the gas has the destructive influence to the pump efficiency. These gases hold partial volumes of pump cavity and reduce the fullness in the pump cavity, which will cause the valve ball’s opening lag of sucker rod pumps and will even result in the “gas lock”. The “shock from hydraulic pressure” follows the “gas lock”, which ca uses the vibration of oil pumping system and accelerates its damage. The result creates the frequent work of oil pumping well, reduces the pump examining cycle and increases the exploiting cost. This a rticle describes the anti-gas pump can overcome the “gas lock” by machinery starting and the closed javelin valve structure.In this paper, it introduces the pump prevented gas-lock development present situation , then discussed the graduated design , the working principle of the anti-gas pump , and preliminarily determines the overall structure of the anti-gas pump . Next it designed and calculated the anti-gas pump to the overall structure and dimensions , determined the pump diameter and the length of the pump cylinder . In the end , the main parts , such as pump cylinder , pump plunger , pump valve and valve cover , are designed , calculated and checked for pump , then the output volume is calculated . Eventually , it determines anti-gas pump what they design can prevent effectively gas- lock and work normally .Their are some certain effects though study of this paper in promote the develop of the oil pump.Key words: gas lock; anti-gas pump; low production; Structure desig目录1 绪论 (1)1.1 国内外抽油泵发展现状 (1)1.1.1 国外抽油泵发展及介绍 (1)1.1.2 国内抽油泵发展及介绍 (3)1.2 国内外抽油泵优缺点介绍 (5)1.2.1 国外抽油泵生产大国所生产的抽油泵特点 (5)1.2.2 国内所生产的抽油泵类型比较 (6)1.3 研究意义 (6)1.4 课题研究内容 (7)1.5 创新点 (7)1.6 研究进度 (8)2 气液抽油泵的结构及工作原理 (9)2.1 防气抽油泵的基本结构 (9)2.2 防气抽油泵工作原理 (9)3 防气抽油泵结构设计 (10)3.1 抽油泵总体尺寸计算 (11)3.1.1 油管直径与泵径的匹配 (11)3.1.2 抽油杆规格与泵径的匹配 (11)3.1.3 抽油泵最大外径 (11)3.1.4 抽油泵长度 (12)3.2 抽油泵主要零件的设计与计算 (12)3.2.1 古德曼图 (12)3.2.2 泵筒的设计与计算 (17)3.2.3 柱塞的设计与计算 (27)3.2.4 泵阀的设计与计算 (28)3.2.5 阀罩的设计与计算 (32)3.3 泵的排量计算 (35)4. 结论 (36)5. 参考文献 (37)6. 致谢 ......................................... 错误!未定义书签。
气液混合强化在固定床加氢过程中的应用进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期气液混合强化在固定床加氢过程中的应用进展苏梦军，刘剑，辛靖，陈禹霏，张海洪，韩龙年，朱元宝，李洪宝（中海油化工与新材料科学研究院，北京 102209）摘要：炼油工业作为国民经济的支柱，在创造大量财富的同时，往往存在高能耗、高物耗和高污染的问题。
固定床加氢技术是重要清洁炼油技术，在油品质量升级、产品结构调整、原油资源高效利用、生产过程清洁化进程中发挥了重要的作用。
提高固定床加氢效率有助于充分利用石油资源、生产清洁燃料和实现生产过程的节能降耗。
本文从固定床反应器滴流床加氢和液相加氢过程的氢油两相物料混合特性出发，综述了通过开发新型混氢设备和加氢工艺，强化气液混合过程，提高固定床多相催化加氢效率的应用进展，并提出固定床加氢反应过程气液混合强化技术发展趋势，为炼油化工生产过程提质增效、节能降碳新技术的开发提供参考。
关键词：气液混合；固定床加氢；多相反应；传质；过程强化中图分类号：TE624 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）01-0100-11Progress in the application of gas-liquid mixing intensification infixed-bed hydrogenationSU Mengjun ，LIU Jian ，XIN Jing ，CHEN Yufei ，ZHANG Haihong ，HAN Longnian ，ZHU Yuanbao ，LI Hongbao(CNOOC Institute of Chemicals & Advanced Materials, Beijing 102209, China)Abstract: As the pillar of national economy, oil refining industry often has the problems of high energy consumption, high material consumption and high pollution while creating a lot of wealth. Fixed-bed hydrogenation technology is an important clean oil refining technology, which plays an important role in the upgrading of oil quality, the adjustment of product structure, the efficient utilization of crude oil resources and the clean production process. Improving the efficiency of fixed-bed hydrogenation is helpful to make full use of petroleum resources, produce clean fuel and realize energy saving and consumption reduction in production process. Based on the mixing characteristics of hydrogen and oil two-phase materials in the trickle-bed hydrogenation and liquid-phase hydrogenation processes of fixed-bed reactor, this paper reviewed the application progress of gas-liquid mixing intensification which improved the efficiency of fixed-bed multiphase catalytic hydrogenation by developing new hydrogen mixing equipment and hydrogenation process, and proposed the development trend of gas-liquid mixing intensification technology in fixed-bed hydrogenation process. It provides reference for the development of new technologies for improving quality and efficiency, saving energy and reducing carbon in refining and chemical production process.Keywords: gas-liquid mixing; fixed-bed hydrogenation; multiphase reaction; mass transfer; process intensification特约评述DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1170收稿日期：2023-07-11；修改稿日期：2023-08-30。
石油专业名词解释
第 1 页 共 5 页1渗透率有压力差时岩石允许液体及气体通过的性质称为岩石的渗透性，渗透率是岩石渗透性的数量表示。
它表征了油气通过地层岩石流向井底的能力，单位是平方米(或平方微米)。
绝对渗透率 绝对或物理渗透率是指当只有任何一相(气体或单一液体)在岩石孔隙中流动而与岩石没有物理化学作用时所求得的渗透率。
通常则以气体渗透率为代表，又简称渗透率。
地层压力系数 地层的压力系数等于从地面算起，地层深度每增加10米时压力的增量。
地层压力及原始地层压力油、气层本身及其中的油、气、水都承受一定的压力，称为地层压力。
地层压力可分三种：原始地层压力，目前地层压力和油、气层静压力。
油田未投入开发之前，整个油层处于均衡受压状态，没有流动发生。
在油田开发初期，第一口或第一批油井完井，放喷之后，关井测压。
此时所测得的压力就是原始地层压力。
压裂酸化在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工油井酸化处理酸化的目的是使酸液大体沿油井径向渗入地层，从而在酸液的作用下扩大孔隙空间，溶解空间内的颗粒堵塞物，消除井筒附近使地层渗透率降低的不良影响，达到增产效果。
低压异常及高压异常一般来说，油层埋藏愈深压力越大，大多数油藏的压力系数在0.7-1.2之间，小于0.7者为低压异常，大于1.2者为高压异常。
相(有效)渗透率与相对渗透率多相流体共存和流动于地层中时，其中某一相流体在岩石中的通过能力的大小，就称为该相流体的相渗透率或有效渗透率。
某一相流体的相对渗透率是指该相流体的有效渗透率与绝对渗透率的比值。
压裂所谓压裂就是利用水力作用，使油层形成裂缝的一种方法，又称油层水力压裂。
油层压裂工艺过程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。
常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。
射流泵理论与技术
射流泵技术的理论及应用1. 前言射流泵是一种流体机械，它是以一种利用工作流体的射流来输送流体的设备。
根据工作流体介质和被输送流体介质的性质是液体还是气体，而分别称为喷射器、引射器、射流泵等不同名称，但其工作原理和结构式基本相同。
通常把工作液体和被抽送液体是同一种液体的设备称为射流泵。
我国从五十年代初开始对射流泵进行研究，最初通过引进国外的射流泵及样机在生产中应用，后来一些科研机构，高等学校考试进行研究和设计工作。
1958年，淮北煤矿建井公司采用射流泵开排水。
1961—1964年，中国农业机械化研究院结合华北地区深井提水需要设计研制了SLB系列射流泵。
1960年以来，我国著名学者陆宏圻教授运用立体留学和紊流射流泵理论研究了射流泵的基本性能方程、、汽蚀方程、装置性能方程、最有参数方程等，并在1989年比较全面给出了各种射流泵的设计理论和设计方法，出版了《射流泵技术的理论与应用》，为以后的研究工作奠定了坚实的基础。
江苏大学李传君等对废气射流装置工作原理进行了分析，提出了采用单相气体等熵流动理论来设计和计算射流装置的主要工作参数，结果和理论值本吻合，为该类型的射流装置的设计提供了良好好的依据。
沙洲工学院张防一基于平面势流理论，对混凝土射流泵装置的主要参数进行了理论设计，并根据射流泵装置内固液两相混合流动的特殊情况，提出了一套新的设计方法。
1995年，高传昌采用不同VI径的喷嘴、面积比、喉嘴距和脉冲频率等几何参数和工作参数对气液活塞式脉冲射流泵进行了探索试验，初步掌握了装置运行的稳定条件。
1999年，段新胜和孙孝庆进行了大量性试验，通过对比环形多喷嘴射流泵，得出结论：合理设计环形多喷嘴射流泵的各结构参数可显著改善射流泵的工作性能的；喷嘴安装角和喉嘴距决定着高速射流是否会产生附壁流动，它们应同时取较大值或较小值，但喷嘴安装角在任何情况下都不能太小；其喉管进口角不应超过45度;喉管长度与直径的比值L／d3可比中心射流泵小，t>3．5即可；喷嘴个数并不是越多越好，一般≤6；2003年，康宏琳对非恒定射流泵的时均性能进行了数值计算，2006年，尚华对脉冲液体射流泵的性能进行了数值计算，两者的结果均证明了脉冲射流能提高射流泵的效率。
水泵的工作原理是什么？
泵送有毒和有毒的液体。
活塞泵排量泵 - 通常是⼿动泵送少量液体或凝胶的简单装置。
普通的洗⼿液是这样⼀台泵。
径向活塞泵△图为齿轮泵最简单的旋转容积式泵。
它由两个啮合的齿轮组成，其在紧密配合的壳体中旋转。
齿轮泵⼴泛⽤于汽车发动机油泵和各种液压动⼒单元。
△图为螺杆泵螺杆泵⼴泛⽤于泵送困难物料，如污染污染⼤颗粒的污泥，轴旋转时，转⼦逐渐将流体向上推动到橡胶套上。
这种泵可以在低体积下产⽣⾮常⾼的压⼒。
△图为叶瓣泵叶瓣泵将两个长螺旋转⼦之间的液体置换，当两个长螺旋转⼦之间垂直于90°旋转时，它们在三⾓形密封线结构内旋转，如图通过旋转将⼀部分液体转换位置。
该设计产⽣具有相等体积和⽆涡流的连续流动。
它可以低脉动率⼯作，有点类似⼼脏。
△图为360°蠕动泵蠕动泵包含⼀个安装在圆形泵壳内的柔性管。
当转⼦转动时，压缩管的部分关闭（或堵塞），迫使流体通过管。
另外，当管⼦通过凸轮之后，当管⼦处于其⾃然打开状态，将流体吸⼊到泵中。
这个过程称为蠕动，许多⽣物系统都利⽤这种⽅式运输⽔流，如胃肠道。
△图为绳泵1000多年前我们的先⼈就发明了这种泵，松散吊绳被降低到井中，并通过长管浸⼊⽔中。
在绳索上有很多与管道直径相匹配的圆盘或结，他们能密闭⼀段⽔柱，并将⽔柱拉上来。
脉冲泵脉冲泵使⽤由⽓体（通常是空⽓）产⽣的压⼒。
在⼀些脉冲泵中，滞留在液体（通常是⽔）中的⽓体被释放并积聚在泵的某处，产⽣可以将部分液体向上推的压⼒。
△图为离⼼泵离⼼泵通过增加流速将动能添加到流体。
当流体流出排出管道之前或当流体离开泵进⼊排放管道时，能量的这种增加转化为势能（压⼒）的增量。
动能转化为压⼒由热⼒学第⼀定律，或更具体地由伯努利原理解释。
热⼒学第⼀定律（the first law of thermodynamics）不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为Q=△U+W。
表述形式：热量可开泵后，泵轴带动叶轮⼀起⾼速旋转产⽣离⼼⼒。
脉冲液体射流泵装置性能理论与试验研究的开题报告
脉冲液体射流泵装置性能理论与试验研究的开题报告一、课题背景和研究意义随着现代石油、化工、医药、食品等工业的发展，对于精密输送、化学反应等精确操作的需求日益迫切，而脉冲液体射流泵作为一种高压、小流量、高精度的新型液体输送方式，其应用前景广阔，成为了当前研究的热点之一。
该技术具有易于控制、传递能量高等特点，可应用于多种领域，例如：在加料过程中形成锥形的液滴，加速化学反应过程，以及高配合反应混合物的液体输送等。
但是，目前国内外对于脉冲液体射流泵的开发研究还处于起步阶段，且在理论和实验两个方面都还存在较大的研究空间，因此，从理论和试验两个方面对于脉冲液体射流泵的性能进行研究，对于深入挖掘其应用潜力，提高其稳定性和精度具有重要意义。
二、研究内容针对以上问题，本课题的研究内容包括以下几个方面：1、设计和制造脉冲液体射流泵装置，并对于其结构和工作原理进行分析和探讨。
2、从理论分析的角度，探讨脉冲液体射流泵的输送流量、压力、速度等性能指标的计算与分析。
利用流体动力学、数字模拟等方法，对于脉冲液体射流泵的流体流动特性进行研究，并建立相应的数值模型，以验证理论分析的可信度。
3、从实验角度出发，对于脉冲液体射流泵的性能进行现场测试，测量其输送流量、压力、速度等指标，并对于其稳定性和精度进行评估，以验证理论分析的正确性，完善理论模型并提高性能。
4、对于脉冲液体射流泵在化学反应、加料、液体混合等操作中的应用进行研究，并进行实验验证，以提高其实际应用价值。
三、研究方法本研究采用物理实验和理论模拟相结合的方法进行。
在物理实验方面，通过设计和制造脉冲液体射流泵装置，进行现场测试并记录数据，以验证其性能指标的准确性；在理论模拟方面，借助于流体动力学、数字模拟等方法，对于脉冲液体射流泵的流体流动特性进行分析，并建立相应的数值模型，以验证理论分析的可信度。
四、研究进度安排1、前期准备阶段（2周）研究文献阅读、理论基础学习和技术准备。
高压气液脉冲两相流运动学建模与仿真分析
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹｏｌ������ ４７ Ｎｏ������ １
ＤＯＩ： １０．３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ １００１－３８８１������ ２０１９������ ０１������ ０２５ 本文引用格式： 张慧贤，杨海军，苏永强．高压气液脉冲两相流运动学建模与仿真分析［ Ｊ］ ．机床与液压，２０１９，４７（１） ：１０９－１１２．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｗａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｂｙ ｔｈｅ ｐｕｌｓａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｇａｓ ｐａｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｐａｔｈ． Ｔｈｅ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｐｕｌｓｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｐｕｌｓｅｄ ｔｗｏ⁃ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＦＬＵＥＮＴ ｍｏｄｕｌｅ ｉｎ ＡＮＳＹＳ． Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ κ－ε ｔｗｏ⁃ｅｑｕａｔｉｏｎ ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｍｏｄｅｌ， ｔｈｅ ＶＯＦ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｔｗｏ⁃ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ＳＩＭＰＬＥ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｔｗｏ⁃ｆｌｕｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｌｏｕｄ ｃｈａｒｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ ｆｌｕｉｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｍｉｘｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｔｗｏ⁃ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ． Ｓｏ， ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｎｌｉｎｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｇａｓ⁃ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．
射流泵
(32)
(31)经整理写成：
H2 H3 N ( H1 H3 ) 1 M H1 H3 H1 H2
(33)
因为：
H2 H3 H1 H3 1 H1 H2 H1 H2
可用喷嘴速度表达Vs和Vt，综合(4)和(1)，得：
Vs q3 Mq1 As As
(20)
综合(3),(20)和(8)得：
Vs MV j A j As MV j ( R ) 1 R
(21)
综合(7)和(1)，得：
q3 q1 ( 1) q1 q1 (1 M ) V j A j Vs (1 M ) At At At
二、水力喷射泵工作原理
下图为喷射泵的工作原理示意图。如图所示，在动 力液压力为P1、流速V1为的条件下，动力液被泵送通过过流 面积为As的喷嘴。压力为P3、流速为V3的井中流体则被加速 吸入喉管的吸入截面，在喉管中与动力液混合，形成的均匀 混合液，离开喉管后在扩散管中，混合液的流速降低，压力 增高到泵的排出压力，这个压力足以将混合液排出地面。
(H1 H 2 ) M (H 2 H 3 ) (H1 H 3 ) R 2 (1 K j ) (1 K s ) M ( ) 1 R
2
R 2 {K j K s M 3 ( ) ( K t K d )(1 M ) 3 R 2 1 R
R [1 R(1 M )] M [ M ( ) R(1 M ]2 } 1 R
R 2 H1 H3 (1 K j ) (1 Ks ) M ( ) 2g 2g 1 R
气液两相流泵的研究进展
!"
!!!!!!"
研究进展
流体机械
"##! 年第 "2 卷第 !" 期
!!进展#
西安交通大学 卢金铃 席 光 祁大同
摘 要 介绍了气液两相流动的主要计算模型，总结了现有两相流泵的特点，对有关 两相流泵的流场分析、性能预测、试验研究及水力设计等方面的现有成果分别进行了综 述，对应进一步深入研究的问题及研究中应遵循的一些原则进行了初步探讨。
!?
流体机械
"<<! 年第 "% 卷第 !" 期
以上各种模型重在对叶轮内两相流动进行探 讨，在一定的范围内可以得到合理的结论。但这 些模型对叶轮流道形状的改变并不敏感，不利于 对其进行优化设计。对此黄思等人提出了一种三 维分析模型［!"］，该模型忽略流体的粘性并假定气 相为完全气体。用该模型在两类相对流面的理论 基础上分 析 螺 旋 轴 流 式 气 液 两 相 流 泵 的 内 部 流 动，发现在垂直于流动方向的截面上，压力梯度的 变化很大，容易引起两相分离。该模型忽略了相 间的滑移，同时也不能发现叶轮内含气率的不同 分布，在一定程度上为单相流模型，但它对设计参 数比较敏感，便于对叶轮进行优化设计，若再能考 虑到两相流动的一些真实效应，也很具应用前景。
另外，在输送同一组分的两相介质时可能伴 随有蒸汽的凝结或液相的蒸发。. ":ILLHOO>P 在 UI;IJ> 的 基 础 上 考 虑 了 气 相 的 压 缩 性 和 凝 结 效 应，给出了一种性能预测模型［!7］。(:NC;<CO>; 研 究了蒸汽和水在两台不同尺寸的离心泵内的流动 情况，将其计算结果与实验及前人的研究成果相 对比，发现与不考虑凝结效应相比，两相流动有很 大不同。例如：在考虑凝结的情况下，随着进口含 气率的增加，泵的扬程先增加，而后突然下降等。 对此作者认为在较低含气率下，蒸汽可以完全凝 结，叶轮出口不再有蒸汽存在，因此扬程增加；当 含气率升高时，蒸汽不能完全凝结而导致泵的扬 程降低［!!］。
水力射流泵技术的技术原理与应用
理 论 科学
２ 宰 ５目 科０螽霸 Ｌ ０年 期 蔫 １第
水力射流泵技术的技术原理 与应用
赵 方志 ，朱岸 昌 ，俞 庆 ，赵 蕾 ，秦 斌
（ 中石 化 胜 利 油 田分 公 司 孤 岛 采 油 厂 ，山 东 东 营 ２ ７ ３ ） ５ ２ １
摘 要 本文介 绍了一种水力射流泵 的原理和地面配套工艺 ，提出 了水力射流 泵的应用范 围，为油 田的原油生产提供 了采 油工艺。
可靠性低 的难题 ， 具有结构紧凑 、 施工方便 、 运行可靠 、噪音低 、 使用 寿命长和方便管理 的优点。该系统尤其适用 于边远井 的生产 ， 可完全达 到无人职守的条件下正常运行 。
１３ 单井装置一喷射泵系统 ． 单井装置一喷射泵系统是以水力泵单井装置为动力泵 ，以喷射泵作 为抽油泵构成 的抽油系统 。主要由三相分离器、地面泵机组 、加热炉和 井 口采油树等组成 （ 图３）。经过不断完善和改造 ，该系统运行平稳 ， 工作可靠，方便现场管理 。 图３ 单井装Fra bibliotek～喷射泵系统
１４ 配 套工 具 方 面 ．
图１ 注水管网——水力喷射泵系统
１ 管柱配套的液压封隔器 、 ） 全包卡瓦封隔器和低 坐封力支撑式封 隔器的推广和应用 ，使管柱受力结构得到改善 。延长了射流泵的作业检 泵周期 ，目 检泵周期平均达２ 以上 。２ 研究 、推广应用 了常规测试 前 ａ ） 和随泵测试工艺 ，为弄清油井产液的真实含水情况 ，随泵取样工艺得到 了 大发展 。３ 射流泵工作参数 优化软件的开发，克服 了以往参数选 较 ） 择的盲 目性 ， 达到了依靠准确的动态测试资料 自 如的进行射流泵高效运 行 的优化设计 。４）动力 液高压过滤装置的应用 ，解决 了喷嘴堵塞造成 的频繁起泵的生产难题 ，使投泵一次成功率达Ｎ ｌＯ Ｏ ％。 ２ 水 力射流 泵技 术原理
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。 迭代公式见文献 ［!］ !"$ 压水时间与反吸时间的基本方程
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第 !$ 卷
!） 压水时间 ! " 在压水过程中， 从气液活塞筒内压出的液体容积等于同时间 ! " 通过喷嘴的液体容积， 因 此压水时间 ! " 的计算式为 !" #
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当气液活塞式脉冲液体射流泵装置一定时， 简化方程组中的 ( ! 、 ’. 、 ’( 、 %、 & 和 /! #- 、 #" 、 均为已知值， 只要将 0 、 即可求出运行工况下 + ,- 、 + ," 或 +)" 、 1、 2 - 和 3 )" 的设计值代入方程组， 的脉冲时间比!、 压水时间 ! - 和反吸时间 ! " 。 由此可见， 在装置的初步设计阶段或运行过程中 对装置稳定性进行监测时， 用装置稳定性简化方程组较为方便。
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" $ , ,9 ! ! （ ;/ ,0 ( . :! ） （""） 7 8, # & （! * $） ", " 式中的&" 和&, 分别为压水流量和反吸流量的修正系数， 主要与管路系统的动特性、 脉冲液体 射流泵的几何结构有关。
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将方程 （"!） 和 （""） 分别代入方程 （"） 和 （%） ， 由方程 （ !） ， 经整理得到脉冲时间比$ 的简化 方程
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"） 反吸时间 ! , 在反吸过程中， 通过喷嘴反吸的液体容积等于同时间 ! , 内气液活赛筒反吸上升的液体容 积， 或者从气液活塞筒内排出的气体容积等于同时间 ! , 由气体喷射器引射的气体容积， 为此 反吸时间 ! , 为 !, #
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! "# — 压水过程中通过喷嘴的体积流 量； ! "$ — 反吸过程中通过喷嘴的体积流 量； ! %$ — 反吸过程中出水管倒流的流量； & — 脉冲液体射流泵的压力比； ’ — 脉冲液体射流泵的流量比； ( ) — 脉冲液体射流泵喉管进口函数；
号
说
明
+ — 气液交界面脉冲运动设计值； 0 1# — 压水过程中气液交界的压力； 2 1# — 压 水 过 程 中 气 液 交 界 面 的 流 速； - 1# — 压水过程中气液交界面的位置 高度； - 1$ — 反吸过程中气液 交 界 面的 位 置 高度； 0 1$ — 反吸过程中气液交界面的压力； 2 1$ — 反吸过程中气液交界面的流速；
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/ 0> $ ; 0> + 1 0> $>4 + % $> 5> $ !） 排气容积 ! 4> ! 4> $ !"# 脉冲时间比基本方程 （!） 、 （+） 、 和 （"#） 代入方程 （"） ， 经整理后， 得到脉冲时间比的基本方程 将方程 （%）
第 !" 卷
第!期 ())! 年 * 月
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（!$） 、 和 （!%） 或 （"#） 是气液活塞式脉冲液体射流泵装置稳定性基本方程组。 联解此 方程 （!’） 方程组， 就得到了装置在稳定运行工况下的脉冲时间比$， 压水时间 ! " 和反吸时间 ! , 。
(
装置稳定性的简化方程组
装置稳定性基本方程组中的 ) 、 它们随$的变 5、 #! 和 #5 为脉冲液体射流泵基本性能参数，
［) 6 ’］ ， 但由于有限脉冲射流的流场分布目前尚不太清楚 ， 这些变化关系式中 化关系见文献 ［ (］
的某些系数还无法确定。 可见， 要求解装置稳定性基本方程组， 还存在一定的困难。 但是， 在不 计方程 （)） （*） 、 （’） 、 （!"） 、 （!(） 、 和 （!&） 中的管路水力损失、 惯性水头和流速水头时， 方程 （ (） 和 （!#） 可简化为 " . :" ( ;" < =0 !" 9 ! 7 8" # &" ! （! * $） "# ! ) ( 8
图!
气液活塞式脉冲液体射流泵装置
论研究， 推导脉冲时间比的基本方程及其简化方程。
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!"# 基本方程推导原则
装置稳定性的基本方程组
装置在稳定工况运行时， 遵守下列关系 - .’ " - .! " - )! 式中 脉冲周期内通过喷嘴的压力容积； - .’ — 压水过程中， 脉冲周期内通过喷嘴的吸水容积； - .! — 反吸过程中， 脉冲周期内通过气体喷射器吸入的气体容积， 由于该气体容积被排到 - )! — 反吸过程中， 其它地方， 因此称排气容积。 !"! 脉冲周期内压力、 吸水和排气容积 （ !）
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第!期
高传昌， 等： 气液活塞式脉冲液体射流泵装置稳定性的理论研究
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（! $ !） %& " " " （ ’$ " ! " #! ( ") * + ," ） " # $" 方程 （"%） （"&） 、 和 （"$） 或 （"’） 为装置稳定性简化方程组。 !" #
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!! ! ! !! — 密度比， !! " # ； ! $ — 气体喷射器系数；
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第 !> 卷 *)! — 反吸过程中气液活塞筒 — 气体多变指数； & ’ — 气体喷射器工作质量流量； ( )! — 反吸过程中气体的比容；
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引
言
气液活赛式脉冲液体射流泵装置主要用于核电站乏燃料后处理厂中输送成射性介质， 而
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［!］ 在定性讨论了供水箱水位、 提升高度和脉冲时间比对装 # $ % $ &’(()**+ 和 , $ - $ ./’)+*012 置稳定性的影响后， 认为脉冲时间比是影响装置稳定性的主要因素， 但没有从理论上对其稳定 ［;］ 性进行研究。 也指出脉冲时间比是控制装置稳定性主要因素。 作 3 $ 4*5)/’2 6 *72，8 98):5 4 者在进行了大量的试验研究后， 得到了与文献 ［!<;］ 相同的观点。 本文对装置的稳定性进行理