全金属螺杆泵定转子配合优化及特性试验研究

为确定全金属螺杆泵定转子的最优间隙值,针对全金属螺杆泵定转子间隙配合的特点,分别采用有限元热力学分析方法和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)模型,分析了金属螺杆泵内流动特性及温度、黏度对全金属螺杆泵定转子配合间隙的影响规律。根据优化分析结果,确定全金属螺杆泵定转子最优配合间隙区间为0.1~0.3 mm,并试制全金属螺杆泵样机进行试验。模拟结果表明:当转速相同时,黏度小于0.05 Pa·s的介质,泵效受间隙值影响效果显著,间隙值达到0.6 mm时,泵效降为0%;当介质黏度大于0.50 Pa·s时,间隙值对泵效的影响明显变小;介质黏度和转速是泵效的主要影响因素,提高转速可以改善泵效,但介质黏度对泵效的影响更为显著。现场测试结果表明:研制的全金属螺杆泵使用性能满足设计要求,其运转特性与室内试验结果基本一致,运行过程平稳可靠,泵效基本无变化。研究结果可为全金属螺杆泵的现场应用提供指导。     

全金属单螺杆泵结构优化设计

利用Matlab软件对全金属单螺杆泵的结构参数进行了数值分析,从理论上分析了短幅内摆线等距型和短幅外摆线等距型的线型特点。结合设计实例,对比相应理论性能参数优化设计了全金属单螺杆泵线型和头数;应用ANSYS软件对定、转子做了热力耦合分析,同时建立了全金属螺杆泵的三维流场模型,利用Fluent软件研究了全金属螺杆泵在不同黏度下的泵效随配合间隙的变化规律。分析结果表明,全金属螺杆泵定转子的断面线型选择短幅内摆线等距型更加合理,头数比优选1∶2或2∶3;全金属螺杆泵在热采环境中优势明显,配合间隙考虑在0.10⁰.30 mm之间选取,冷采环境在0.300.30 mm之间选取,冷采环境在0.30⁰.50 mm之间选取,给出了各种黏度下的间隙优选图。该项研究成果对全金属螺杆泵的优化选型有着重要的指导意义。     

全金属螺杆泵漏失规律及配合间隙优化研究

全金属螺杆泵定转子采用间隙密封螺旋举升,在多种因素影响条件下,存在间隙漏失规律认识不清、定转子配合间隙优化方法不完善等问题。为此,通过建立2∶3头螺杆泵实体模型,根据螺杆泵内压力分布规律,综合考虑温度、压力、介质黏度和转速等参数影响,采用有限元模拟仿真方法,分析了全金属螺杆泵定转子漏失及接触磨损规律。以高泵效、低接触压力为目标,优化了全金属螺杆泵定转子配合间隙:介质黏度≤0. 05 Pa·s时,间隙取0. 15～0. 30 mm;介质黏度0. 05 Pa·s时,间隙取0. 20～0. 40 mm。5口井的现场应用结果表明:所实施井泵效平均提高15. 1%,单井日增油3. 13 t,平均生产周期433 d,最长生产周期达到542 d且继续有效。研究成果满足全金属螺杆泵现场应用需求,对其优化设计及性能的高效发挥意义重大。     

全金属螺杆泵单相流体漏失规律

全金属螺杆泵的定子与转子采取间隙配合方式,工作过程中间隙漏失对其工作特性具有显著的影响。为深入研究间隙配合方式下的漏失规律,结合泵内各腔室间的漏失机理,应用缝隙流动原理建立了基于不同流动型态的全金属螺杆泵单相流体漏失模型,实现了泵内漏失的定量计算,并绘制了全金属螺杆泵排量特性曲线。研究表明,全金属螺杆泵漏失量主要取决于泵结构参数、流体物性参数以及举升压差,其中配合间隙、流体黏度影响较大;间隙漏失规律与泵内流体流动型态密切相关,紊流型态下漏失情况明显严重于层流型态;该泵更适用于原油黏度较高的油井举升,通过适当增加泵级数可提高泵的工作性能。     

全金属螺杆泵工作特性试验模拟与评价

全金属螺杆泵的定转子采用间隙配合方式,其工作特性无法沿用传统螺杆泵的相关认识。为此,基于间隙配合方式全金属螺杆泵的结构特点与工作原理,提出了理论排量的修正计算方法;对不同工作条件下的排量、负载和效率等工作特性开展了室内试验研究,绘制了相应的工作特性曲线;结合能量损失评价,提出了保证工作性能的相关方法。分析结果表明:全金属螺杆泵的排量、轴功率及泵效等受工作压差、转速和泵级数等因素的综合影响,特定工况下存在性能最佳的工作区域;适当提高转速以及泵级数可实现较高的工作效率,同时可满足相对更高的举升扬程需求;全金属螺杆泵的容积损失与机械损失随工作压差和转速的变化呈相反变化趋势,但提高转速对容积效率的有利影响明显大于对机械效率的不利影响,实际生产中可将合理选择转速作为保证工作性能的有效途径。所得结论对全金属螺杆泵井的举升设计及实际生产具有一定的参考。     

国外新型举升泵：破解采油井难题——国外新型螺杆泵和气举采油配套设备趋势

新型螺杆泵和气举采油配套设备从提高泵及其配套设备的系统效率、延长装置本身工作寿命两方面入手。使抽油系统在设计、运行、操作等方面愈加科学合理，在安装、作业和维护泵等各个环节更加现代化，更有效地满足油田需要。文章从稠油开采的螺杆泵、美国新型全金属螺杆泵、加拿大全金属螺杆泵、螺杆泵锁定系统、密封固定器、防旋转固定器、杆式驱动的密封系统、大袋阻尼阀、气井排液、井下监控系统和优化油藏的监控器11个方面介绍新型举升泵和配套设备。     

全金属螺杆泵蒸汽吞吐注采一体化试油技术

试油排液是获得油田开发地层产能数据及参数的常用方法,而对于注蒸汽热采开发稠油井的试油排液,采用常规排液方法存在机抽排液进泵难、水力泵排液热损失大、橡胶定子螺杆泵无法用于高温井举升问题。文章提出了以全金属螺杆泵为核心的注蒸汽、热采一体化高温排液试油技术,设计了一体化排液管柱及热采配套工具,测试分析了不同介质黏度、转速条件下全金属螺杆泵工作性能。通过2口井现场应用表明,全金属螺杆泵最长生产周期达到18个月继续有效,泵效保持在50%以上,工作温度达到380℃,为稠油热采井高温举升、试油排液提供了新技术。     

全金属螺杆泵工作特性实验研究

为研究全金属螺杆泵用于人工举升采油的可行性和最佳工作范围,以分段加工全金属螺杆泵为研究对象,通过不同转速、不同压头、不同黏度下,全金属螺杆泵特性室内实验来研究全金属螺杆泵工作特性,为全金属螺杆泵采油系统优化设计提供了最佳转速和合理工况参数。     

用于重油和热采井中的金属螺杆泵之技术发展现状

鉴于螺杆泵适用于泵送高黏、磨蚀性流体的特性,使得该种机采方式在重油冷采的生产井中得到广泛应用.然而,对于热力采油措施井来说,常规螺杆泵因定子使用的是橡胶制品,故显现出其对160℃以上高温的不适应性.一种可避免橡胶老化的全金属螺杆泵得以研发.2005年初,对全金属泵在温度大于200℃的超重原油介质中进行了有效性测试.当泵速350r/min时,压力升至75bar,排量达到260m3/d.这种金属螺杆泵的排量范围高达1000m3/d.     

全金属单螺杆泵外特性的数值模拟及试验研究

应用Fluent软件,选用三维瞬态湍流动网格模型对双头全金属单螺杆泵做了外特性的数值模拟分析,得到轴功率、流量以及泵效随增压值的仿真变化曲线。对该泵外特性做了试验研究,给出了试验外特性曲线,对比分析了全金属单螺杆泵与常规橡胶衬套单螺杆泵的外特性。分析结果表明,基于Fluent的数值模拟方法能够准确模拟该泵实际外特性;随着增压值的增大,流量近似线性减小,轴功率近似线性增大,泵效先增大后减小,存在最优工作区间;介质黏度对泵的流量特性影响显著,相比常规螺杆泵,不存在硬特性。     

螺杆泵合理过盈量研究

十五期间，螺杆泵采油技术经过不断的自主研发，已基本成熟配套。但是，随着聚驱、三元试验驱油井的相继投产，不同区块间采出液物性差异较大，原油组分不同、黏度不同，对螺杆泵定子橡胶及泵工作特性的影响也就不同，造成部分区块螺杆泵井投产后泵效下降，工作扭矩增加，抽油杆断脱井数增加，限制了举升潜力的进一步发挥。所以开展适应不同区块的螺杆泵定转子间合理过盈量研究，对提高螺杆泵的使用效果，具有重要意义。     

一种实用的新型双转动单螺杆泵

针对目前单螺杆泵使用中存在的转速低、振动大和离心力大等局限性,研制了一种实用的新型双转动单螺杆泵。这种泵结构简单,省掉了减速机构和万向装置,实现了内、外转子同方向高速平稳转动。该泵有4大特点:(1)把现有螺杆泵转子的滚动+绕偏心距摆动的复杂运动简化成绕其中心的纯转动,故噪声小,振动小,离心力小;(2)内、外转子是纯转动,无摆动现象,故动力轴和螺杆之间无需万向装置,内、外转子可制成全金属型,耐温达200℃以上;(3)无需减速机构,电动机可直接与内、外转子对接,使螺杆泵转速由400r/min提高到3500r/min;(4)外转子可以模块化加工。     

地面驱动采油螺杆泵设计中的若干问题

在研究试验的基础上,阐明了在设计地面驱动采油螺杆泵时如何合理选择泵转速,转子与定子间过盈值和泵的每级承压值等参数问题;分析了螺杆泵的启动力矩、外特性曲线及最佳工作区域。     

螺杆泵定子注胶模具的改进设计

1．螺杆泵定子注胶模具改进的必要性 定子是井下单螺杆抽油泵最关键的部件，它的质量好坏直接影响整台泵的效率和使用寿命。在螺杆泵试制过程中，曾经遇到定、转子线形啮合很好，且定、转子配合过盈也很理想，但整体泵没有形成一个完整的密封腔，且泵的启动扭矩较大、容积效率却较低的现象。     

国外螺杆泵举升工艺的新进展

1 ,等壁厚定子螺杆泵加拿大Weatherford公司开发了一种等壁厚定子螺杆泵 ,在腐蚀和高压条件下 ,使用寿命和常规螺杆泵相同。与常规螺杆泵相比 ,等壁厚螺杆泵的泵体短 ,扭矩小 ,易于洗井。该型泵具有以下优点 :①提高散热效率 ;②单级泵压差增大 ,可以缩短泵的长度 ,减少扭矩和功率 ;③橡胶溶胀 ,热胀均匀 ;④适应范围更广 ;⑤结构更加优化 ;⑥转子不需抛光 ;⑦泵体质量更轻 ;⑧为洗井和压力监测提供了通道。2 ,金属定子螺杆泵加拿大CAN -K公司开发了一种金属定子螺杆泵 ,其定子采用高铬钢材料 (铬含量达 2 8% )制作 ,定子表面采用碳化钨加…     

等壁厚定子螺杆泵研究及应用前景探讨

为了改善常规螺杆泵的使用性能和提高其系统效率 ,开发研究了等壁厚定子螺杆泵。国内外等壁厚定子螺杆泵的研究与应用表明 ,与常规螺杆泵相比等壁厚定子螺杆泵具有以下优点 :( 1)良好的散热特性 ,提高了泵的工作寿命 ;( 2 )均匀的橡胶膨胀 ,提高了泵的工作稳定性 ;( 3)单级承压高 ,提高了系统效率 ;( 4 )可提高泵效 ,降低采油成本 ,具有良好的技术经济指标。这种螺杆泵的技术关键是定子泵筒的加工工艺及焊接问题。     

KUDU公司推出无杆螺杆泵

正KUDU公司推出将螺杆泵和潜油电机完美结合在一起的无杆螺杆泵(Rodless PCPTM)。无杆螺杆泵的潜油电机采用低速永磁电机,当螺杆泵转速在限定转速50~500r/min范围内变化时,可以提供固定的扭矩。这样就可以根据油井的供液能力灵活调整螺杆泵的转速,不必更换泵。无杆螺杆泵采用井下遥测技术,防止泵抽空,监测井下设备性能,根据油井的供液能力优化螺杆泵的工作参数。无杆螺杆泵由于没有抽油     

螺杆泵采油工艺技术现状

为扩大螺杆泵的应用规模,胜利油田孤岛采油厂逐步引进了1100-16大排量螺杆泵和直驱式螺杆泵采油工艺,配套了高抗扭矩抽油杆和连续杆。在螺杆泵工作参数优选方面,进行了排量和转速的优选,在配套技术方面,进行了油管锚定、抽油杆扶正防脱、泵质量检测、工况诊断及自动保护等方面的研究与应用,改善了大排量螺杆泵的应用效果。     

悬吊式电潜螺杆泵的研制与应用

针对电潜泵、单螺杆泵和电潜螺杆泵在开发高粘稠、高含砂类油井中各存在着不同的缺陷,开发了一种悬吊式电潜螺杆泵。该泵与传统的电潜泵、电潜螺杆泵等潜没式电泵的结构不同,它是将泵悬吊于原动机组之下。由于原动机组位于油管与泵之间,运行时泵举升的井液必须途经原动机组才能到达油管。特将电动机、减速器、保护器等原动机组部件置于导流套内,并使导流套内周面与电动机等各部件的外周面间形成环形空间,从而解决了井液导流问题。现场应用表明,该悬吊式电潜螺杆泵在低产量(≤30 m3/d)、高含砂油井的适用性和节能方面表现尤为突出,机组运行稳定,启动性能好,各项指标都优于常规电潜螺杆泵。     

强碱三元复合驱结垢对机采井的影响及解决措施

强碱三元复合驱油技术可以大幅度提高采收率,但在机采井举升方面暴露出结垢的问题,抽油机井频繁卡泵,螺杆泵井频繁断杆,对生产造成了较大影响.为明确结垢对机采井产生的影响,并进而研究解决措施,首先对三元复合驱机采井结垢现象及结垢特点进行了阐述,从抽油泵结构及卡泵发生的时机方面,对抽油机频繁卡泵的原因进行了分析;对于螺杆泵井,从定子转子间运行扭矩的相关参数及现场生产情况综合分析,提出了螺杆泵频繁断杆的原因.通过研究,在螺杆泵井上提出小过盈螺杆泵的概念并加以应用;在抽油机井方面,研制并现场试验了井下缓释固体化学防垢块和防垢泵等措施.现场应用后,油井免修期得到了明显的延长,取得了明显的效果.