考虑稠油黏度影响的潜油电泵模拟与优化

潜油电泵采油是目前最常用的人工举升方式之一。当应用于稠油井时,受入泵流体高黏度的影响,使潜油电泵特性曲线偏离抽水时的特性曲线,导致潜油电泵合理运行窗口变窄,因此,针对水设计的离心泵结构难以适应稠油的高黏环境。针对上述问题,基于CFD数值模拟方法,系统地进行了潜油电泵在高黏条件下增压特性的研究,结果表明,随流体黏度增加,流体流动摩擦阻力更大,流体与叶片间相互作用增大,叶轮与导轮的进出口压差减小,流速降低,流体流动状态从湍流转变为层流,叶轮及导轮内回流区域的尺寸及数量均减小。同一黏度下,离心泵扬程随排量的增加而降低;同一排量下,离心泵扬程随着黏度的增大而显著降低。基于因素分析,考虑黏度影响,进而对离心泵结构参数进行了优化设计,最优结构为:入口宽度16.6 mm,叶片数6片,出口宽度21.9 mm,叶包角60°。相比于原离心泵,在黏度为400 mPa.s,允许排量范围内,扬程最大增幅28%。