专利文摘

等壁厚橡胶螺杆定子 本实用新型主要应用于等壁厚螺杆泵采油、等壁厚螺杆钻具马达等技术领域。它是为了解决常规螺杆泵、螺杆钻具马达定子工作过程中溶胀、散热及受力不均的技术问题,延长螺杆泵、螺杆钻具马达的工作寿命,达到节能降耗,提高螺杆泵采油、螺杆钻具钻井经济效益而研制的一种等壁厚橡胶螺杆定子。     

等壁厚螺杆泵与常规螺杆泵应用情况对比

近几年,我厂螺杆泵井的应用数量迅速增加,截止2013年9月,螺杆泵在用井数达到989口,但从目前的应用情况看,螺杆泵定子不仅是易损部件,而且与转子的配合状况直接影响螺杆泵的工作性能。常规螺杆泵定子是由丁腈橡胶浇铸在钢体泵筒内形成的,衬套内表面是双螺旋曲面,其厚薄不均,这种结构存在着以下几点不足,一是在工作条件下的溶胀、温胀不同,降低了定子橡胶衬套的型线尺寸精度,改变了定转子啮合作用,增大了摩擦损失,降低了泵工作效率和使用寿命。二是螺杆泵工作过程产生的热量主要聚集在橡胶最厚的部分,过高的温度使橡胶物性发生改变,导致定子过早失效。等壁厚螺杆泵可以有效解决以上两点不足,截止到8月底,我厂已现场应用57口井,初步应用效果较好。     

等壁厚螺杆泵现场应用效果分析

常规螺杆泵工作时定子产生的热量,引起温升使定子失效,影响泵的工作效率和寿命。应用等壁厚定子螺杆泵,其定子橡胶厚度、溶胀、温胀和散热均匀,从现在应用看,泵效和调参效果较好,检泵周期长,能耗低,节约成本。     

单头螺杆泵定子橡胶温度场分析

针对在螺杆泵工作过程中,不能直接、有效测试井下工况的橡胶衬套的温度场分布的情况,本文根据螺杆泵定子橡胶几何物理特性,结合传热学原理,以LB1100型单头螺杆泵为例,采用有限元方法建立了常规单螺杆泵和等壁厚单螺杆泵定子橡胶温度场的计算模型,利用有限元分析法进行了定子橡胶衬套力学场、温度场的耦合数值模拟计算,得出了定子橡胶温度分布规律;研究了不同过盈量和转速条件下定子橡胶温升的规律。所得出的理论与规律可为螺杆泵定子的研制开发提供理论依据。     

提高螺杆泵运行效率技术研究与应用

针对螺杆泵在举升某些特殊产出液介质以及在特殊井况的开采过程中,出现的高泵效运转时间短,沉没度高,工作扭矩偏大的现象进行了原因分析,认为这种现象主要是螺杆泵定转子间的磨损造成的,与定子橡胶性能和螺杆泵的型线设计相关。本文分析了定转子的受力状况,并提出了同时改变螺杆泵转子节圆直径与偏心距的型线优化设计方法。结果表明,新方法能够较好地修正螺杆泵转子在定子内部的运动轨迹,提高螺杆泵的举升特性,并降低了定转子的磨损程度,延长螺杆泵的使用寿命。     

三元驱螺杆泵井转子不连续运转原因分析及对策

分析了螺杆泵转子不连续运转的原因,认为由金属-橡胶摩擦副产生的振荡摩擦力是导致转子不连续运转的根本原因,同时流体性质的改变、定转子表面结垢及由结垢引起的二者过盈值增加是三元复合驱螺杆泵井产生转子不连续运转的重要影响因素。在此基础上提出了技术对策:一是对转子表面进行改性,提高其抗结垢能力;二是适当提高定子橡胶硬度,通过提高其弹性模量增强抗变形能力;三是对定、转子间过盈值进行合理选配。现场试验结果表明,试验井应用上述对策取得了较好效果,均平稳运转。     

三元驱螺杆泵转子不连续运转原因分析及对策

分析了螺杆泵转子不连续运转的原因,认为由金属-橡胶摩擦副产生的振荡摩擦力是导致转子不连续运转的根本原因,同时流体性质的改变、定转子表面结垢及由结垢引起的二者过盈值增加是三元复合驱螺杆泵井产生转子不连续运转的重要影响因素。在此基础上提出了技术对策:一是对转子表面进行改性,提高其抗结垢能力;二是适当提高定子橡胶硬度,通过提高其弹性模量增强抗变形能力;三是对定、转子间过盈值进行合理选配。现场试验结果表明,试验井应用上述对策取得了较好效果,均平稳运转。     

新型螺旋等壁厚空心螺杆泵定子橡胶衬套成型设备

介绍新型螺旋等壁厚空心螺杆泵定子橡胶衬套成型设备,该设备采用经过特殊设计的冷喂料挤出机进行挤出,可增强螺杆塑化能力,降低出胶温度。实验结果表明,此种成型方法克服了现有技术存在熔接痕的缺点,提高了成型产品的质量,降低了一次性投资成本以及生产成本,并且提高了产品合格率以及工作效率。     

用氧化锌晶须改善稠油冷采中螺杆泵定子的耐磨性能

随着采油工艺技术的不断发展，螺杆泵采油技术在稠油出砂冷采中得到了普遍应用。并取得了巨大的经济效益。但在生产过程中，螺杆泵易因砂磨而失效。这主要是由于砂子的存在。使得泵中的元件发生缓慢的剪切作用。从而造成螺杆泵持续使用寿命平均为10～12月。通过螺杆泵的工作原理，分析了定子在工作过程中的受力状况，列出了造成螺杆泵磨损的因素。得出了螺杆泵的磨损分布规律，进而分析了螺杆泵橡胶定子在稠油携砂冷采中的磨损机理，最后提出了在传统的螺杆泵生产材料丁腈橡胶的基础上，用氧化锌晶须对其进行改性来提高螺杆泵在稠油冷采工况下的耐磨性。     

单螺杆泵定转子过盈量优化设计

传统螺杆泵定转子初始过盈量忽略了橡胶位于不同位置时,形变会不同,从而导致泵效降低,寿命减少。通过对单螺杆泵进行数值模拟,分析了螺杆泵定子温度场的分布规律及其对定子型线的影响。提出一种新的过盈量分段设计方法,即针对定子橡胶厚度不同的特点,分段确定过盈量,从而改善了定转子的配合状态。现场试验结果表明:采用新的过盈量优化设计方法确定过盈量的螺杆泵,最长免修期达726天,平均工作扭矩降低了13.28%,平均系统效率提高了12.7%,取得了较好的现场应用效果。     

大庆油田螺杆泵定子橡胶适应性研究

定子橡胶使用性能的优劣直接影响着螺杆泵工作性能和寿命,采用多种配方以适应不同的应用条件,开发了性能更加优良的新型定子材料,使得螺杆泵的使用寿命有了大幅度提高。     

采油螺杆泵橡胶定子加速疲劳模拟试验装置的研制

为了等效、加速模拟螺杆泵橡胶定子的疲劳情况,探究其疲劳寿命,研制了一台采油螺杆泵橡胶定子加速疲劳模拟试验装置。通过螺杆泵实际工况和力学特性分析,对该装置关键零部件进行结构设计,确定了十六齿梅花状金属转子与橡胶块定子的模拟结构和过盈量调整装置结构。该装置能够实现不同温度、过盈量、转速和介质条件下的螺杆泵橡胶定子疲劳模拟试验,试验加速160倍。     

油田螺杆泵定子橡胶性能的影响因素

在油田领域中,丁腈橡胶在举升原油的螺杆泵上的应用最为重要。着重分析了油田螺杆泵定子橡胶的使用环境、性能影响因素以及评价方法。还介绍了定转子之间的过盈值的选取所需要考虑的因素。     

螺杆泵举升工艺配套防抽空技术研究与应用

上世纪90年代中期螺杆泵举升工艺在大庆油田得到了广泛的应用,尤其小螺杆泵,国内外大量的应用使其配套工艺日趋成熟,基本满足生产需要。但对大中排量螺杆泵而言,国内外应用相对较少,直到2001年,由于三次采油开发的需要才开始在大庆油田工业化应用。制约其发展的主要问题是当螺杆泵井下供液不足时,定子橡胶会炭化烧毁,表现为与同排量的抽油机等常规采油设备相对比,螺杆泵泵效相对较低,检泵周期相对较短。本文针对该问题开展研究,发展了配套防抽空技术,在现场应用取得了良好效果。     

螺杆泵定子橡胶溶胀对容积效率的影响及对策

在螺杆泵应用实践中发现,同样的举升高度条件下,螺杆泵现场应用的容积效率比室内检测的容积效率低。经研究发现,造成这种情况的主要原因是,在油井高温、高压条件下,原油或某些化学物质通常会渗透到螺杆泵定子橡胶内部,使橡胶膨胀,体积增大,使实际储存油液的空腔体积变小,导致容积效率降低。解决以上问题的对策主要是,根据油井供液能力,合理选择泵型,使螺杆泵在合理的压差下工作,减小泵容积效率损失;在保证泵的水力特性达标的前提下,尽可能减少螺杆泵定子注胶时的橡胶用量,也可以达到减小橡胶溶胀量,提高螺杆泵容积效率的目的。首先,选用合适…     

采油用螺杆泵定子橡胶及其性能的改进措施研究

螺杆泵技术起源于法国,后在世界范围内得以推广应用。进入上个世纪七十年代以后,该技术在原有开采领域被广泛应用,我国对该技术的应用要晚于世界其他国家,但是经过几十年的发展,目前我国已经具备生产各种螺杆泵的技术条件。当然,我国目前生产的螺杆泵因为定子材料方面存在缺陷,影响了螺杆泵的使用寿命。为了提高原油开采效率,必须要研究影响螺杆泵定子橡胶性能的因素,并采用相应的技术手段进行改进。本文主要围绕此问题展开。     

橡胶压缩疲劳温升试验在螺杆泵定子橡胶研究中的应用

提出研究螺杆泵定子橡胶动态性能的试验方法，对静态试验及动态试验结果进行对比，并应用其试验对配方进行筛选，结果表明，橡胶压缩温升试验能较好地表征螺杆泵定子橡胶的动态性能，为橡胶定子孤研究提供了较为可靠的依据，并在实际应用中得以证实。     

螺杆泵定子橡胶性能检测指标的合理确定

描述了螺杆泵的工作条件和环境,通过对螺杆泵定子橡胶性能检测方法与使用性能的相关性分析,提出了螺杆泵定子橡胶质董控制检测的主要性能指标。     

浅析螺杆泵举升性能的影响因素

随着大庆油田聚合物驱工业化推广应用,螺杆泵采油技术被广泛应用于老区及外围油田,螺杆泵采油对油田生产井实现高效举升、降低采油成本及提高采油效益具有现实意义。本文浅析定子与转子的配合间隙、转速、温度等重要因素对螺杆泵举升性能的影响。     

纳米CaCO3与聚氯乙烯对采油螺杆泵定子橡胶材料(NBR)的改性研究

采油螺杆泵定子所使用的传统橡胶材料为丁腈橡胶(NBR)。但采油螺杆泵工作条件十分苛刻,如高温、高压、工作时间长、磨蚀性介质、周期性挤压力等等,传统的定子橡胶已临近其性能极限。本文主要讨论纳米CaCO3和PVC树脂对丁腈橡胶的改性效果,综合提高丁腈橡胶的强度、耐油、耐磨等性能,通过改性使得丁腈橡胶能够满足采油螺杆泵定子材料的性能要求。实验表明:PVC树脂及CaCO3均能提高丁腈橡胶的硬度、强度、塑性和耐油性能,它们的共用对橡胶增强效果显著,纳米CaCO3对丁腈橡胶在强度及耐油性方面的改性更加显著,而在耐磨性方面的提高不及PVC树脂。