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本文的工作分两部分:一是中国石油大学(北京)流体机械实验室与河南南阳油田机械制造有限公司合作的课题,以第四代卧式五级螺旋轴流式多相泵为研究目标,从室内试验和现场试验两方面,进行多相泵混输的研究工作;二是作为“863”项目的前期工作,进行第五代立式螺旋轴流式多相泵的结构设计。
首先,根据第四代多相泵的设计参数,对现有的室内试验台架进行改进,并对多相泵进行纯水输送试验。对试验数据分析得到:第四代多相泵相对第三代多相泵,在增压、流量和效率三方面性能上有显著的提高;纯水工况在3000r/min时,最高效率为36.5%,且在最高效率处的流量为70m3/h(该转速下最大流量为105m3/h),增压为0.9MPa(该转速下最高增压为1.47MPa),除转速外(电机的原因)都与原设计参数相符,达到预期的目标。
其次,在室内试验的基础上,将混输装置安装到油田,进行现场试验。油田现场液体流量达到38.6m3/h,含气率为74%,井口回压为0.95~1.0MPa,油温50℃左右,装泵后,出口压力1.1MPa,井口回压0.55MPa。经过对试验情况的分析和对比可知,第四代多相泵的增压能力明显优于第三代多相泵,且随着转速的进一步提高,第四代多相泵增压能力还能相应提高。这说明在油气混输工况下,第四代多相泵的流量和增压能力已达到设计要求,试验取得成功。
最后,作为“863”项目的前期工作,在总结实验的基础上,确定立式多相泵的设计参数,综合运用所取得的翼型优化及性能预测等成果,完成了第五代立式螺旋轴流式多相泵的结构设计,得出电机-泵-均化器一体化的总体结构图,并指出有待研究的问题,为项目的进一步开展打下基础。