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油田中普遍有石油和天然气混存现象,而多相混输技术作为一种新的输送技术因其良好的经济性已得到国内外泵行业和油田的广泛关注。油井管道中,当空泡份额不断增加时,气液两相流动形态依次为泡状流、块状流、环状流、雾状流、单相气流,这就造成多相泵在以上几种流态之一或几种组合的流态下工作。若发生段塞流,会导致多相泵轴上的载荷变化幅度很大,泵的出口压力大幅下降,泵运行不稳定,产生断流和机械故障。为使多相泵在恶劣的工况下保持良好的性能,必须对泵的密封润滑与冷却系统进行合理选择,并对泵前置均混器进行研究。 本文对多相泵的密封润滑与冷却系统进行了选择,对均混器进行了实验研究,并针对均混器存在问题对均混器进行了改进,最后通过实验对均混器的效果进行了对比。 首先,根据密封腔体压力、工作速度以及安装密封的有效空间等对机械密封进行了选型,选择双端面、内置、旋转、多弹簧型机械密封,并通过实验确定了碳化硅-碳化硅的配对摩擦副,最后对比了几种润滑冷却方式,选择了油槽润滑方式对轴承进行润滑,选择APIPlan54冲洗方式对密封以及轴承进行冲洗冷却。 其次,通过实验室建立的多相混输系统实验台,将均混器与多相泵联机进行实验。实验中发现均混器内液位较低,在大气量下起不到均混效果,使流型出现层流,导致泵运行不稳,性能下降。为此对均混器进行了改进。通过前辈经验重新计算了多孔管的孔径、孔间隙及流通面积,确定了存液高度以及环形间隙的长度与半径等均混器的关键参数,并将改进后的均混器与无多孔管及旧均混器进行了对比实验。通过实验发现改进后的均混器同旧均混器一样,都能消除增压的波动,且改进后均混效果较好,使得泵增压能力提高,最大增幅为0.15Mpa,高含气率下未出现层流,增压变化平缓,最大输送含气率能力在85%以上,拓宽了泵的工作范围。