页岩气开采往复式压缩机管路系统气流脉动优化与结构振动安全评价

页岩气开采往复式压缩机管路系统长期受到气缸排出的高压脉动气体冲击载荷，引发受迫振动，严重影响开采效率与人员安全。针对脉动最为剧烈的二级排气管路，运用有限元仿真方法，分析气流脉动超标情况，掌握气流脉动变化规律，采用正交试验方法，开展气流脉动优化研究，掌握了不同孔板孔径比对管路系统气流脉动的影响规律。结果表明，缓冲罐出入口管道孔板孔径比分别为0.4与0.45时，管路系统气流脉动抑制效果最优。据此，结合气流脉动周期性激励特点，建立了管路系统结构动态振动仿真模型，采用双向流固耦合方法，评价管路系统振动安全性能。优化后管路系统气流脉动幅值仅为API 618标准的18.50%,相比原模型减小了87.98%,且优化后管路系统振动安全，数值模拟与现场试验最大误差为振动位移误差12.14%,符合工程误差要求。