一種油田注水泵徑向?qū)~水力設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種徑向?qū)~水力設(shè)計(jì)方法，特別涉及一種油田注水栗徑向?qū)~水力 設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油田注水栗用于油田開發(fā)中的注水作業(yè)，注水的作用在于有效地補(bǔ)充地層能量， 使采油效率更高，保障油田產(chǎn)油的能力和穩(wěn)定性。注水系統(tǒng)對油田開采極其重要且耗電量 非常巨大，可以占到采油廠用電的三成以上。所以，對于注水系統(tǒng)關(guān)鍵部件注水栗的性能要 求是很高的，提高現(xiàn)有注水栗效率、可靠性和穩(wěn)定性對于降低生產(chǎn)成本意義重大。
[0003] 在油田開采的中后期，采油區(qū)需要的注水量與開采前期不同，須要用栗閥調(diào)節(jié)流 量，這時(shí)栗的運(yùn)行工況點(diǎn)會偏離栗的高效區(qū)，將會消耗更多電能。此外，油田注入水的水質(zhì) 較差，具有腐蝕性，還存在結(jié)垢現(xiàn)象，顯著影響了注水栗的使用壽命，這也是目前注水栗設(shè) 計(jì)務(wù)必考慮的地方。
[0004] 在離心式油田注水栗中，導(dǎo)葉是除葉輪之外最重要的過流部件，其作用在于將流 體的動能轉(zhuǎn)化成壓能，同時(shí)消除流動環(huán)量。導(dǎo)葉設(shè)計(jì)合理與否直接影響注水栗的各項(xiàng)性能。 若要拓寬注水栗的高效區(qū)域，延長使用壽命，勢必要對現(xiàn)行導(dǎo)葉水力設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化。本 發(fā)明人在此提出一種油田注水栗徑向?qū)~水力設(shè)計(jì)方法，不僅對現(xiàn)有參數(shù)設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了 完善改進(jìn)，而且融入了更多在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中行之有效的經(jīng)驗(yàn)公式，對擴(kuò)大注水栗的高效區(qū)、 延長使用壽命都有著積極作用。
[0005] 發(fā)明目的
[0006] 目前離心式油田注水栗的設(shè)計(jì)方法尚不夠完善，個(gè)別經(jīng)驗(yàn)類公式也已使用多年沒 有隨著不斷的生產(chǎn)實(shí)踐與時(shí)倶進(jìn)加以修正。本發(fā)明的目的在于，為離心式注水栗導(dǎo)葉提供 一種科學(xué)、系統(tǒng)、更加完備的設(shè)計(jì)方法，拓寬注水栗的高效區(qū)間，延長使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明充分考慮了油田注水栗的性能要求和工作環(huán)境的特殊性，改善了相關(guān)參數(shù) 的設(shè)計(jì)方法，尤其對葉片數(shù)的確定方法做了獨(dú)創(chuàng)性設(shè)計(jì)，以保證使用該方法設(shè)計(jì)的導(dǎo)葉在 生產(chǎn)實(shí)際中具有更優(yōu)良的表現(xiàn)。
[0008] 目的所采用的技術(shù)方案是：
[0009] (1).以導(dǎo)葉擴(kuò)散段出口面積匕為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐步對各個(gè)相關(guān)參數(shù)加以確定
[0010]
[0011] 式中
[0012] F4--導(dǎo)葉擴(kuò)散段出口面積，m2;
[0013] D3導(dǎo)葉基圓直徑，m ;
[0014] φ---導(dǎo)葉擴(kuò)散角，弧度；
[0015] F3導(dǎo)葉喉部面積，m2。
[0016] (2).導(dǎo)葉喉部平面寬度a3
[0017] a3= (-0· 001437z3+0. 04615ζ2-0· 4314Z+1. 944)b3 (4)
[0018] 式中
[0019] a3--導(dǎo)葉喉郃平面寬度，m ;
[0020] z--導(dǎo)葉葉片數(shù)，個(gè)；
[0021] b3--導(dǎo)葉喉部軸面寬度，m。
[0022] (3).導(dǎo)葉葉片數(shù)z
[0023]
(5)
[0024] 式中
[0025] Q--流量，m3/h ;
[0026]ns--比轉(zhuǎn)速；
[0027]g--重力加速度，m/s2;
[0028]Η--揚(yáng)程，m。
[0029] (4).導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3
[0030]
[0031] 式中
[0032] b2--葉輪葉片出口寬度，m。
[0033](5).導(dǎo)葉基圓直徑D3
[0034]
[0035] 式中
[0036]D2--葉輪出口直徑，m。
[0037](6).導(dǎo)葉擴(kuò)散角φ通常取5°到9°之間的某一個(gè)值。
[0038] (7).導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度L
[0039] (12)
[0040] 式中
[0041 ] L--導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度，m;
[0042] α3 導(dǎo)葉進(jìn)口角，弧度。
[0043] (8).導(dǎo)葉進(jìn)口角α3
[0044]
(13)
[0045] 式中
[0046] α2'--葉輪出口絕對液流角，弧度。
[0047] (9).導(dǎo)葉出口直徑D4
[0048]
(14) (15)
[0050] D4--導(dǎo)葉出口直徑，m
[0051] δ--導(dǎo)葉葉片入口厚度，mm。
[0052] 根據(jù)上述步驟，可以得到一種科學(xué)的、系統(tǒng)的、精確的導(dǎo)葉主要參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。 通過上述計(jì)算可以確定導(dǎo)葉的主要幾何參數(shù)，包括導(dǎo)葉基圓直徑、導(dǎo)葉喉部軸面寬度、導(dǎo)葉 進(jìn)口角、導(dǎo)葉葉片數(shù)、導(dǎo)葉喉部平面寬度、導(dǎo)葉出口直徑、導(dǎo)葉葉片入口厚度、導(dǎo)葉擴(kuò)散段長 度、導(dǎo)葉進(jìn)口軸向?qū)挾?、?dǎo)葉擴(kuò)散角等等。通過上述方法設(shè)計(jì)的離心式油田注水栗導(dǎo)葉可以 減少調(diào)節(jié)栗閥引起的能量消耗增幅，也能有效延長注水栗的年限。
【附圖說明】
[0053] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0054] 圖1是注水栗導(dǎo)葉的平面圖。
[0055] 圖2是注水栗導(dǎo)葉的軸面圖。
[0056] 圖1中：1.a3,2.α3, 3·φ，4.D4,5.D3，A_B弧線為導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度L，7.導(dǎo)葉葉片入 口厚度S。
[0057] 圖 2 中：6.b3。
【具體實(shí)施方式】
[0058] 本發(fā)明通過以下幾個(gè)公式來確定導(dǎo)葉基圓直徑D3、導(dǎo)葉喉部軸面寬度b3、導(dǎo)葉進(jìn) 口角α3、導(dǎo)葉葉片數(shù)z、導(dǎo)葉喉部平面寬度a3、導(dǎo)葉出口直徑04、導(dǎo)葉葉片入口厚度δ，導(dǎo)葉 擴(kuò)散段長度L、導(dǎo)葉進(jìn)口軸向?qū)挾萢3、導(dǎo)葉擴(kuò)散角Ρ等導(dǎo)葉的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0059] 該實(shí)施例是在給定設(shè)計(jì)工況流量Q范圍、設(shè)計(jì)工況揚(yáng)程、設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)速^等的前提 下，計(jì)算導(dǎo)葉參數(shù)：
[0060]
[0061] a3= (-0· 001437z 3+0. 04615ζ2-0· 4314Z+1. 944)b3 (4)
[0062]
[0065] 導(dǎo)葉擴(kuò)散角φ通常取5°到9°之間的某一個(gè)值
[0066]
[0069] 本發(fā)明普遍適用于離心式油田注水栗的導(dǎo)葉設(shè)計(jì)，對油田注水栗的工作狀態(tài)給與 了充分的考慮和分析，獨(dú)創(chuàng)地提出了一種油田注水栗徑向?qū)~水力設(shè)計(jì)方法。
[0070] 本發(fā)明極大提高了離心式油田注水栗徑向?qū)~的設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)水平，降低了設(shè) 計(jì)的成本與風(fēng)險(xiǎn)。
[0071] 本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，也包含本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的其它實(shí)施例和變形例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種油田注水栗徑向?qū)~水力設(shè)計(jì)方法，提供導(dǎo)葉設(shè)計(jì)的主要幾何參數(shù)，包括導(dǎo)葉 基圓直徑D3、導(dǎo)葉喉部軸面寬度b3、導(dǎo)葉進(jìn)口角a3、導(dǎo)葉葉片數(shù)z、導(dǎo)葉喉部平面寬度a3、導(dǎo) 葉出口直徑D4、導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度L、導(dǎo)葉進(jìn)口軸向?qū)挾萢3、導(dǎo)葉擴(kuò)散角P等，其特征在于導(dǎo)葉 幾何參數(shù)與栗設(shè)計(jì)工況點(diǎn)性能參數(shù)Q、H、ns適合以下關(guān)系：式中 F4--導(dǎo)葉擴(kuò)散段出口面積，m2; D3 導(dǎo)葉基圓直徑，m; 9一一導(dǎo)葉擴(kuò)散角，弧度； F3 導(dǎo)葉喉部面積，m2。2. 導(dǎo)葉喉部平面寬度a3設(shè)計(jì)公式如下： a3= (-0. 001437z3+0. 04615z2-0. 4314z+1. 944)b3 (4) 式中 a3--導(dǎo)葉喉部平面寬度，m; z一一導(dǎo)葉葉片數(shù)，個(gè)；b3--導(dǎo)葉喉部軸面寬度，m。3. 如權(quán)利要求2所述，導(dǎo)葉葉片數(shù)z設(shè)計(jì)公式如下式中 Q--流量，m3/h; ns 比轉(zhuǎn)速； g--重力加速度，m/s2; H--揚(yáng)程，m〇4. 導(dǎo)葉進(jìn)口寬度b3設(shè)計(jì)公式如下：式中 b2--葉輪葉片出口寬度，m。5. 如權(quán)利要求1所述，導(dǎo)葉基圓直徑D3設(shè)計(jì)公式如下：式中 D2--葉輪出口直徑，m。6. 如權(quán)利要求1所述，導(dǎo)葉擴(kuò)散角9通常取5°到9°之間的某一個(gè)值。7. 導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度L設(shè)計(jì)公式如下：式中 L一一導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度，m; Q 3導(dǎo)葉進(jìn)口角，弧度。8. 如權(quán)利要求7所述，導(dǎo)葉進(jìn)口角a3設(shè)計(jì)公式如下：式中 a2 ' 一一葉輪出口絕對液流角，弧度。9. 導(dǎo)葉出口直徑D4和導(dǎo)葉葉片入口厚度S設(shè)計(jì)公式如下：式中 D4--導(dǎo)葉出口直徑，m; 5 -導(dǎo)葉葉片入口厚度，mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種徑向?qū)~水力設(shè)計(jì)方法，特別涉及一種油田注水泵徑向?qū)~水力設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明通過公式來確定導(dǎo)葉基圓直徑D3、導(dǎo)葉喉部軸面寬度b3、導(dǎo)葉進(jìn)口角α3、導(dǎo)葉葉片數(shù)z、導(dǎo)葉喉部平面寬度a3、導(dǎo)葉出口直徑D4、導(dǎo)葉葉片入口厚度δ、導(dǎo)葉擴(kuò)散段長度L、導(dǎo)葉進(jìn)口軸向?qū)挾萢3、導(dǎo)葉擴(kuò)散角等導(dǎo)葉的重要設(shè)計(jì)參數(shù)。本發(fā)明的目的在于，為離心式注水泵導(dǎo)葉提供一種科學(xué)、系統(tǒng)、更加完備的設(shè)計(jì)方法，拓寬注水泵的高效區(qū)間，延長使用壽命。
【IPC分類】F04D29/44
【公開號】CN105221487
【申請?zhí)枴緾N201510679205
【發(fā)明人】朱榮生, 劉永, 王秀禮, 付強(qiáng), 王學(xué)吉, 鐘華舟, 張本營
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月16日