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1、西安石油大学本科毕业设计（论文）投捞式液体驱动射流泵采油装置设计摘 要：射流泵属于新兴学科喷射技术，它是一种利用高速流体作为工作动力的流体机械和混合反应设备。射流泵本身没有运动部件，具有结构简单、密封性好、工作可靠和成本低廉等一系列独特的优点，在许多工艺流程应用中具有优越性和不可替代性，尤其在石油行业，射流泵技术的应用相当广泛。液体射流泵采油装置是利用射流原理将注入井内的高压动力液的能量传递给井下油层产出液的无杆水力采油设备，其结构紧凑，泵排量范围大，扬程可达500-3000m，可抽吸含腐蚀、含砂介质的原油和气液比较高的原油，可用于高凝油、稠油、高含蜡油井。在日常生产中维护、测试、调参简单，免
2、修期较长，在油井产量变化时调节极为方便，投资和操作费用较低，对定向井、水平井和海上丛式井的油气举升有良好的适应性，特别适合面积小、资源有限的海上采油平台。然而，固定式射流泵采油装置是将泵体固定在井下油套管中，无法单独取出，对于维修维护极其不便，当泵发生故障时，需要连同油管一起取出，维修成本较高。为了解决这一问题，本文设计了投捞式液体驱动射流泵采油装置，该射流泵装置使用清水作为动力液，采用正循环方式，泵上设计有机械打捞头和液力打捞系统，泵由投捞部分（泵芯）和固定部分（底座）组成，底座连接在油管上，泵芯坐落在底座上。当需要时能够通过液力打捞或机械打捞将泵的投捞部分从油管中直接打捞出来，而不用取出油
3、管。文章根据给定的工况数据计算设计出了射流泵的具体结构尺寸并验算了喷嘴出口压力和混合液反排到地面的压力，最后对泵进行了强度校核。关键词：射流泵；采油；投捞式The Design of Retrievable Hydraulic Jet Pump Equipments for Oil ProductionAbstract: Jet pumps are the result of a new subjectjetting technique. It is one kind of hydro-mechanism and hybrid reaction equipment. Jet pumps hav
4、e no moving component. They have a series of unique advantages, such as simple structure, good sealability, dependable working and low cost. They have superiority and nonreplaceability in a lot of technological process, especially in oil vocation, in which jetting technique is widely applied. Hydrau
5、lic jet pump equipments for oil production is one kind of rodless hydraulic oil production equipment using the jetting law, which transmit energy from high pressure power fluid injected into the bottom of the well to oil. Jet pumps have tight composition and a wide range of delivery capacity and a 5
6、00 to 3000 meters head. They can pump crude oil with sand or with corrosive medium or with high gas fluid ratio. They are fit for tar oil well, heavy oil well and high wax-containing crude well. They are simply maintained and tested in daily production, and have long under stream period. They can be
7、 easily regulated when the output of well changes, leading low operating cost to investors. So jet pumps have good suitability to direction well, horizontal well and cluster wells at sea. Jet pumps suit for the offshore platform which has limited area and resources greatly. However, fixed jet pump o
8、il production equipment fix the jet pump to the oil tube, so the pump cannot be took out alone, leading to much inconveniences to maintenance and high repairs cost when the pump has breakdown. To solve this problem, this paper design one kind of the retrievable hydraulic jet pump equipments for oil
9、production. This jet pump equipment use pure water as power fluid following normal circulation. The pump has mechanical fishing head and hydraulic fishing system. It consists of the retrievable section (pump limb) and the fixed section (pedestal).The pedestal is fixed with the oil tube by screw join
10、t and the pump climb landed on the pedestal. When needed, the retrievable part of the equipment can be taken out from the oil crude by hydraulic fishing or mechanical fishing. The paper will calculate the structure dimension of the pump according to the given data. The paper has calculated the struc
11、ture dimensions according to given operational mode and data and checked the pressure of the the jet exit and the pressure of the mixed fluid on the well mouth. At last, the paper checked the intensity of the pump.Key words: Jet pump；Oil production；Retrievable目 录1 绪论11.1 研究的背景及意义11.1.1 石油的现状11.1.2 石
12、油开采的各种方法11.1.3 射流泵采油的特点和优势11.1.4 设计投捞式液体驱动射流泵采油装置的意义21.2 国内外研究现状31.2.1 射流泵及其理论的发展历程31.2.2 国外在射流泵油气举升应用方面的研究历程41.2.3 国内在射流泵油气举升应用方面的历史与现状41.3 毕业设计的主要内容51.4 所采用的研究方法61.5 本章小结62 射流泵主要参数、构造以及工作原理72.1 射流泵的主要参数72.2 射流泵的构造72.3 射流泵的工作原理92.4 本章小结103 总体方案113.1 确定循环方式113.1.1 正循环和反循环113.1.2 选择循环方式113.1.3 选择动力液1
13、13.2 确定投捞方案113.2.1 机械投捞113.2.2 液力投捞113.2.3 选择投捞方案123.3 本章小结134 水力学计算144.1 计算中的假设条件144.2 射流泵采油系统示意图与符号介绍144.2.1 射流泵采油系统示意图144.2.2 符号介绍144.3 确定已知条件154.4 射流泵参数计算164.4.1 泵入口处动力液压力计算164.4.2 喷嘴入口压力计算194.4.3 确定泵的最优参数244.4.4 混合液流量计算244.4.5 射流泵基本尺寸计算244.5 验算284.5.1 验算喷嘴出口压力284.5.2 验算固定阀的钢球能否被顶起304.5.3 验算动力液反
14、排余压314.6 射流泵的效率364.7 本章小结375 结构设计计算385.1 射流泵剖面图385.2 确定投捞部分的外径385.3 确定泵工作筒的外径和壁厚385.4 设计打捞头385.5 设计液力打捞系统395.6 设计进液和排液通道395.7 选择上下接头螺纹405.8 本章小结416 强度校核426.1 进液单向阀连杆的螺纹强度校核426.1.1 连杆螺纹部分抗拉强度校核426.1.2 连杆螺纹牙的强度校核436.2 密封圈挡环薄弱部分的抗压强度和抗剪切强度校核466.2.1 抗剪切强度校核466.2.2 抗压强度校核486.3 螺钉的强度校核496.4 泵工作筒强度校核526.5
15、本章小结567 结论57参考文献59致谢61621 绪论1.1 研究的背景及意义1.1.1 石油的现状石油是工业的血液，是上世纪和本世纪的主要能源资源。从总体上来看，世界油气资源丰富，在将来几十年内仍然能维持人类对油气资源的需求。人们对世界油气资源数量的评价呈上升趋势，剩余石油探明可采储量是不断增长的。地球上的油气资源比人们想象的丰富。世界石油大会是评价和发布全球油气资源评价结果的权威机构。1997年在北京召开的第十五届世界石油大会上，俄罗斯学者N.A.Krylov等在“21世纪的勘探概念”一文中分析认为，虽然过去人们对世界原始石油资源的评价结果有一定差异，但这些评价结果总体趁势在最近50年中是上升的。到2030年之前，油气仍是世界主要的能源供应来源，约占能源供应的60%。在运输需求的驱动下，预计石油需求年均增长约1.5%。由于石油资源丰富、供应可靠、价格可承受且便于运输，全球对石油的需求将是不断增长的。数据表明，世界石油天然气的剩余可采储量仍然丰富，在未来的几十年内世界油气资源还是能满足人类的基本需求的。然
