油田用往复式注聚泵锥阀流场的CFD计算与分析

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1、2012年第40卷第9期流体机械31文章编号：1005—0329(2012)09—0031—04油田用往复式注聚泵锥阀流场的CFD计算与分析张生昌。陈锡栋，杨建涛，邓鸿英(1．浙江工业大学，浙江杭州310014；2．绍兴市特种设备检测院承压一部，浙江绍兴312000)摘要：针对输送高粘度介质往复式注聚泵，应用CFD方法对液力端锥阀内部流场进行了可视化计算和分析研究。按照实际锥阀的结构，建立了简化后的二维轴对称流场几何模型。根据泵速、柱塞行程和柱塞直径等工作参数，给定进口阀的边界条件，利用Fluent软件对不同高粘度介质的锥阀内部流场进行了数值模拟，获得了介质粘度与锥阀进出口边压差、

2、流量系数、稳态液动力之间的定量关系，可为往复式注聚泵锥阀的设计计算提供参考。关键词：往复式注聚泵；锥阀；CFD；流量系数；液动力中图分类号：TH321文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．09．007AnalysisandCFDSimulationoftheFlowFieldinanOilfieldReciprocatingPolymerInjectedPumpPoppetValveZHANGSheng—chang，CHENXi—dong’YANGJian-tao。，DENGHong—ying，(1．ZhejiangUniversityo

3、fTechnology，Hangzhou310014，China；2．PressureFirstDepartment，ShaoxingSpecialEquipmentInspectionInstitute，Shaoxing312000，China)Abstract：Forconveyinghighviscositymediumreciprocatingpolymerinjectedpump，theinternalflowfieldofafluidendpop—petvalveissimulatedandanalyzedwithCFDtechnique．Accordingtothep

4、racticalstructureofthepoppetvalve，asimplified2一Daxis—symmetrygeometrymodeloftheflowfieldisestablished．Combinedwithpumpspeed，plungerstrokeandplungerdiame—ter，giventheboundaryconditionoftheinletvalve，thenthenumericalsimulationofdifferenthishviscositymediumflowfieldinpoppetvalveisdonedependingons

5、oftwareFluent．Therelationshipbetweenviscosityandpressuredrop，dischargecoeficient，steady-stateflowforceareobtained．Andtheyprovidereferenceforthedesignofpoppetvalveusedinreciprocatingpdymerinjee—tedpump．Keywords：reciprocatingpdymerinjectedpump；poppetvalve；CFD；dischargecoeficient；flowforce1前言点。因此

6、，利用Fluent软件对往复式注聚泵锥阀近年来，注聚三次采油技术迅速发展，已成为内部流场进行仿真研究，分析高粘度介质对锥阀我国石油工业持续发展的关键技术之一。我国已工作特性的影响，总结出变化趋势，对于往复式注探明的石油储量中，有近100亿吨原油需要采用聚泵进出口阀组的设计计算具有十分重要的理论先进的三次采油技术才能开采出来，而往复式注意义和工程应用价值。聚泵是注聚三次采油最为关键的注入设备j。尽管锥阀由于密封性好、过流能力强、响应2锥阀工作参数、结构与建模快、抗污染能力强，在往复泵中获得广泛应用J。但液力端采用锥阀结构的往复式注聚泵2．1工作参数用于输送高粘度聚合物时，其进出口锥阀

7、有时存往复式注聚泵锥阀进行仿真计算时，相关的在着振动噪声大、效率低、寿命短、保粘率低等缺工作参数主要包括泵速、柱塞行程及柱塞直径。收稿日期：2011—12—16修稿日期：2012—05—1632FLUIDMACHINERYVo1．40，No．9，2012其中：泵速：260r／min，行程S=45ram，柱塞直情况如图3所示’。径D=28ram。压力出口根据以上工作参数得到注聚泵的最大瞬时流压力量：流出量口q⋯：ArojC19()(1)入口式中g～——最大瞬时流量，m／