煤層氣排采專用泵優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真研究.pdf

1、在煤層氣排采過程中，由于排采擾動(dòng)及鉆井時(shí)引起煤層失穩(wěn)破壞，一部分煤粉及砂粒不斷被攜帶到井筒中，細(xì)煤粒（砂）在自身重力的作用下，會不斷沉積下來，造成卡泵、砂埋管柱等現(xiàn)象，縮短了檢泵周期和排水泵的使用壽命，嚴(yán)重影響煤層氣井的生產(chǎn)效率。因此開展煤粉（砂）在泵筒中分布規(guī)律研究、完成專用防堵排水泵研制具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文通過研究排采過程中煤粉產(chǎn)生機(jī)理，分析煤粉顆粒在常規(guī)抽油泵內(nèi)的運(yùn)動(dòng)和分布規(guī)律，優(yōu)化常規(guī)抽油泵泵閥和柱塞結(jié)

2、構(gòu)，設(shè)計(jì)出新型煤層氣專用防堵排水泵。主要內(nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合煤層氣的儲藏特性和排采不同階段特征，研究煤層氣井中煤粉的產(chǎn)生機(jī)理，分析排采過程中的卡泵、砂埋管柱影響因素。
　　(2)在固液兩相流理論基礎(chǔ)上，分析垂直圓管內(nèi)不同水流形態(tài)下，單顆粒球形煤粉的受力、沉降末速及分布情況，建立常規(guī)抽油泵泵筒與抽油桿環(huán)空部位及固定閥部位的網(wǎng)格模型;運(yùn)用FLUENT軟件進(jìn)行不同排采強(qiáng)度下的流場仿真，分析體積分?jǐn)?shù)為5％的煤粉顆粒群在模型內(nèi)的

3、運(yùn)動(dòng)和分布規(guī)律。
　　(3)根據(jù)煤粉在泵內(nèi)的分布特點(diǎn)，對普通排水泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提出煤層氣專用防堵排水泵的設(shè)計(jì)方案，確定新型泵的具體參數(shù)，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用PRO/E軟件建立實(shí)體模型。
　　(4)建立新型排水泵關(guān)鍵零件的有限元模型，運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行泵筒強(qiáng)度計(jì)算及錐閥接觸應(yīng)力計(jì)算，保證零件的強(qiáng)度可靠性。
　　(5)運(yùn)用FLUENT軟件對新型泵固定閥部位進(jìn)行流場仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，保證煤層氣專用排水泵的使用可靠性