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            螺桿泵的工作特性

            發布時間:2015-11-09  發布者:星河泵業

            螺桿泵采油作為一種新型人工舉升方式,以投資少、設備結構簡單、操作方便、節能效果明顯以及適應性強等獨特優點而倍受國世界各油田重視,并己經成為油田主要的機采方式之一。螺桿泵的理論工作特性曲線與實際工況條件下的工作特性曲線相差較大,用于指導生產實踐存在不準確性。為此,本文以研究實際工況條件下的螺桿泵的工作特性為重點,建立了螺桿泵工作特性修正數值模擬模型。以此為基礎改善螺桿泵的工作特性、增強其適應性、延長螺桿泵的使用壽命。

            本文詳細分析了螺桿泵的運動學和動力學特征、系統試驗分析了結構參數、工作參數和工況環境對螺桿泵工作特性的影響規律。研究表明,螺桿泵的結構參數、工作參數和工況環境對螺桿泵工作特性有明顯的影響。工作轉速、工況溫度及介質粘度的增加會不同程度地提高螺桿泵的舉升能力,轉子結構參數偏差、定子型線偏差對螺桿泵工作特性同樣有明顯的影響。同時認為提高工況條件下的定子型線精度是改善和提高螺桿泵工作特性的有效途徑。

            根據采油螺桿泵定子幾何物理特性,建立了螺桿泵定子工作狀態下的力學、傳熱數學模型,利用有限元分析方法進行了定子力學場、溫度場的禍合數值模擬計算,獲得了特定條件下的定子的力學場、溫度場分布規律。研究表明,常規螺桿泵定子型線法向位移可以用正弦曲線很好地表征,且法向位移分布曲線在形態上呈“M”型。而等壁厚定子型線的法向位移則適合用三項Fourier級數描述,其分布曲線呈“W”型。常規螺桿泵定子型線的法向位移與壓力成正比,等壁厚螺桿泵定子的法向位移與壓力也基本上成正比,但相同壓力下兩者的位移量相差好幾倍。等壁厚定子不僅位移量小,其分布也平坦得多,變化幅度也很小。常規螺桿泵定子高溫度點位于短軸方向橡膠厚度厚的中心部位,等壁厚定子高溫度點位于直線與圓弧交接處,且定子溫度場分布比較均勻。

            從變形角度和溫升來看,等壁厚螺桿泵工作特性比常規螺桿泵要優越得多,在提高工作性能和延長壽命方面也具有明顯的優勢。

            本文通過對螺桿泵工作特性的分析和充分認識,為改善螺桿泵的工作特性開發了空心轉子螺桿泵、等壁厚定子螺桿泵、適應潤滑特性差的螺桿泵。現場試驗表明,空心轉子螺桿泵不僅可以提高其工作性能,且工藝配套性更強。而等壁厚定子螺桿泵技術優勢明顯,能夠明顯改善和提高螺桿泵的工作性能。適應潤滑特性差的螺桿泵能夠降低定轉子之間的摩擦扭矩,在潤滑特性差的特殊介質中實現連續運轉。在研究螺桿泵在油井高溫、高壓條件下定子橡膠產生溶脹、溫脹使空腔變小、泵容積效率減小的試驗和影響規律基礎上,制定了提高泵容積效率的技術對策,更好地發揮其節能優勢,為油田生產服務。

            利用螺桿泵工作特性,在建立采出液在抽油桿和油管構成的環空中螺旋流的速度、流量、壓降物理型的基礎上,建立了螺桿泵了舉升生產優化設計方法和螺桿泵采油井工況分析診斷方法。使螺桿泵采油系統成為率,適應性強,可靠,檢泵周期長的經濟有效舉升的機采方式。

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