煤层气排采专用泵优化设计与仿真研究

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1、学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：盆鲨亟日期：学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期问论文

2、工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。=兰徽导师签名：f幽＼I刁日期：·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出(含解密年限等)。中文摘要论文题目：专业：硕士生：指导教师：煤层气排采专用泵优化设计与仿真研究机械设计及理郭怡潇(签名)屈文涛(签名)摘要IIIIllIIIIll11111IIIIIIIIIIIIIIIIIIllIIIY2426890在煤层气排采过程中，由于排采

3、扰动及钻井时引起煤层失稳破坏，一部分煤粉及砂粒不断被携带到井筒中，细煤粒(砂)在自身重力的作用下，会不断沉积下来，造成卡泵、砂埋管柱等现象，缩短了检泵周期和排水泵的使用寿命，严重影响煤层气井的生产效率。因此开展煤粉(砂)在泵筒中分布规律研究、完成专用防堵排水泵研制具有重要的理论意义和实用价值。本文通过研究排采过程中煤粉产生机理，分析煤粉颗粒在常规抽油泵内的运动和分布规律，优化常规抽油泵泵阀和柱塞结构，设计出新型煤层气专用防堵排水泵。主要内容如下：(1)结合煤层气的储藏特性和排采不同阶段特征，研究煤层气井中煤粉的产生机理，分析

4、排采过程中的卡泵、砂埋管柱影响因素。(2)在固液两相流理论基础上，分析垂直圆管内不同水流形态下，单颗粒球形煤粉的受力、沉降末速及分布情况，建立常规抽油泵泵筒与抽油杆环空部位及固定阀部位的网格模型；运用FLUENT软件进行不同排采强度下的流场仿真，分析体积分数为5％的煤粉颗粒群在模型内的运动和分布规律。(3)根据煤粉在泵内的分布特点，对普通排水泵进行结构优化，提出煤层气专用防堵排水泵的设计方案，确定新型泵的具体参数，完成结构设计，利用PRO／E软件建立实体模型。(4)建立新型排水泵关键零件的有限元模型，运用ANSYS软件进行泵

5、筒强度计算及锥阀接触应力计算，保证零件的强度可靠性。(5)运用FLUENT软件对新型泵固定阀部位进行流场仿真，验证设计的合理性，保证煤层气专用排水泵的使用可靠性。通过本文研究，为煤层气低成本开采探索出一条有效途径，有利于煤层气专用防堵排水泵的结构优化和系统排采效率的提高，从而增大排水泵在实际工况中的适应能力。关键词：煤层气，捧水泵，防堵，煤粉，FLUENT论文类型：应用研究II英文摘要Subject：OptimizationDesignandSimulationResearchofCBMDrainageSpecialized

6、PumpSpeciality：MechanicalDesignandTheoryName：GuoYixiao(signature)Instructor：QuWentao(signature)ABSTRACTIntheprocessofcoalbedmethanedrainageandgasproduction，duetodrainagedisturbanceandcoalbedbucklingfailureduringdrilling，apartofpulverizedcoalsandsandarecarriedtothew

7、ellborecontinuously．Duetoitsowngravity，thepulverizedcoalsandsandwoulddepositetopumpfinally．Thus，itishardtoavoidsuchproblemsasstuckpumpandburiedpipestring，whichwillunquestionablyshorteninspectioncycleandservicelifeofthepump．Asaresult，productionefficiencyofthecoal-be

8、dgaswellwillbeseriouslyaffected．Therefore，researchoncoaldust(sand)distributionlawinthepumpandcompletionofthespecializedanti—cloggingdrainagepumpa