大斜度井段排采泵三层流场低速液流携粉运移特性
刘新福1
刘春花2
何鸿铭1
李博3
綦耀光2
1.青岛理工大学机械与汽车工程学院,山东青岛266520;青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室,山东青岛2665202.中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛2665803.中国海洋石油国际有限公司业务发展中心,北京100027
摘要：分析大斜度井段排采泵的泵筒3层流场及其液流携粉运移特性对提高排采泵的可靠性和保障煤系地层水平井和斜井的连续稳定排采具有重要意义.综合大斜度、低流速和低黏度等多因素耦合的作用,并结合大斜度泵低速液流携粉运移实验测试与分析结果,提出适用于大斜度井段排采泵低速流场的静止层、移动层与悬浮层3层流动模型,推导大斜度泵腔3层流场连续性方程、动量方程和扩散方程,建立水粉两相流动数学模型并依据数值求解和井场测试结果揭示大斜度泵分层流场低速液流携粉运移特性,为水平井和斜井的大斜度泵选型设计及其系统优化以及冲程和冲次等排采制度和煤粉防控措施制订提供依据.结果 表明,大斜度井段泵腔三相流场中,增大泵倾斜角和煤粉密度会增加悬浮层和移动层的压力梯度,其中泵倾斜角的影响尤为显著,移动层压力梯度受煤粉密度的影响相对较弱;增大水粉两相流煤粉体积分数时,移动层沿程压力损失始终增加,而悬浮层压力损失先是不断增加而后逐渐减弱;增大水粉两相流黏度会增加悬浮层和移动层的压力梯度,而增大液流携粉运移流量时,移动层沿程压力损失持续减小,且流量越大时压力损失减小的趋势越明显,而悬浮层的压力损失先是显著减小而后趋向平缓;大斜度井段柱塞伴随杆柱运动的过程中,大斜度泵入口处的水粉两相流煤粉体积分数随柱塞速度不断减小而逐渐增大,且速度波动对3层流场中悬浮层煤粉沉积的影响要小于其他2层.
关键词：大斜度井段水平井排采泵3层流场低速液流液流携粉运移
分类号：P618.11(矿床学)
资助基金：国家自然科学基金(52074161)山东省重点研发计划资助项目(2019GHY112029)山东省重点研发计划资助项目(2019GSF109090)
论文发表日期：2021-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 2313-2320 )
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