海底泥漿舉升圓盤泵優(yōu)化研究及其多級(jí)泵開發(fā).pdf

1、國(guó)外20世紀(jì)60年代研究的雙梯度鉆井(DGD)技術(shù),已在理論上解決傳統(tǒng)海洋鉆井技術(shù)在深水中遇到的技術(shù)難題。在諸多雙梯度實(shí)現(xiàn)方法和系統(tǒng)中,僅有挪威AGR公司研究的無隔水管泥漿回收(RMR)系統(tǒng)得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用,獲得顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。本文主要結(jié)合國(guó)家科技重大專項(xiàng)——大型油氣田及煤層氣開發(fā)子課題海底泥漿舉升鉆井技術(shù)研究(2008ZX05026-001-12),開展無隔水管泥漿回收鉆井技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備之一海底泥漿舉升用圓盤泵優(yōu)化研究及其多級(jí)泵

2、開發(fā)等研究工作。主要成果如下:
　　 1海底泥漿舉升圓盤泵樣機(jī)開發(fā)及試驗(yàn)研究
　　 在參考國(guó)內(nèi)外離心式旋轉(zhuǎn)機(jī)械成熟設(shè)計(jì)方法及借鑒Discflo公司優(yōu)秀圓盤泵水力模型基礎(chǔ)上,完成我國(guó)海底泥漿舉升圓盤泵樣機(jī)設(shè)計(jì),并針對(duì)該樣機(jī)開展CFD數(shù)值模擬試驗(yàn)研究及全流場(chǎng)水力性能預(yù)測(cè);完成圓盤泵樣機(jī)加工制造及室內(nèi)試驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)合理性,并與CFD仿真試驗(yàn)結(jié)果作對(duì)比驗(yàn)證,為進(jìn)一步改進(jìn)圓盤泵樣機(jī)奠定基礎(chǔ)。
　　 2海底泥漿舉升圓盤

3、泵葉輪蓋板形式改進(jìn)研究
　　 為改善圓盤泵水力性能,實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)圓盤泵樣機(jī)創(chuàng)新性設(shè)計(jì),針對(duì)圓盤泵葉輪蓋板形式開展改進(jìn)研究。先后提出三種改進(jìn)方案,分別是:圓弧圓盤泵方案設(shè)計(jì)、圓錐圓盤泵方案設(shè)計(jì)及開式葉片圓盤泵方案設(shè)計(jì)。同時(shí)利用CFD軟件針對(duì)不同方案類型的圓盤泵樣機(jī)開展優(yōu)化模擬研究,為改進(jìn)型樣機(jī)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
　　 3海底泥漿舉升圓盤泵葉片形式改進(jìn)及試驗(yàn)研究分析
　　 為進(jìn)一步改善圓盤泵水力性能,同時(shí)針對(duì)圓盤泵葉片形

4、式進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),先后提出三種針對(duì)圓盤泵葉片形式改進(jìn)的方案,分別是:單傾斜葉片圓盤泵、雙傾斜葉片圓盤泵及復(fù)合式葉片圓盤泵。并分別針對(duì)影響三種類型圓盤泵的多種因素,利用CFD仿真軟件開展正交試驗(yàn)優(yōu)化模擬研究分析,分別提出了最佳優(yōu)化方案。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)、加工及試驗(yàn)研究了雙傾斜葉片葉輪和復(fù)合式葉片葉輪。試驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)后的圓盤泵在水力性能方面較改進(jìn)前圓盤泵有顯著提高,而且改進(jìn)后的圓盤泵水力性能與CFD仿真分析試驗(yàn)結(jié)果接近一致,進(jìn)一步驗(yàn)證CF

5、D針對(duì)圓盤泵開展數(shù)值模擬研究的正確性。
　　 4海底泥漿舉升多級(jí)圓盤泵數(shù)字樣機(jī)開發(fā)及仿真研究
　　 為滿足深水無隔水管鉆井技術(shù)需求,開展海底泥漿舉升用多級(jí)圓盤泵數(shù)字樣機(jī)開發(fā)及數(shù)值模擬研究,完成不同方案的多級(jí)圓盤泵數(shù)值仿真研究,確立了水平中開式多級(jí)泵設(shè)計(jì)思路。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開展水平中開式多級(jí)圓盤泵吸水室的詳細(xì)設(shè)計(jì),過渡流道研究分析,并利用Proe三維造型軟件完成設(shè)計(jì)兩級(jí)圓盤泵數(shù)字樣機(jī),利用CFD軟件完成兩級(jí)圓盤泵的數(shù)值