应用螺杆泵工作特性曲线实现优化设计

1．前言 螺杆泵生产过程中，曾出现定子与转子抱死、定子橡胶脱落、杆柱断脱和举升能力不足等现象，造成螺杆泵早期失效。经分析认为，除产品质量问题外，还与螺杆泵井的施工设计密切相关。如果油井的供液能力强，而泵的排量小、扬程高，会造成泵机械效率和总效率低，大部份机械能在定转子之间变成摩擦热，会加速橡胶老化；如果井的供液能力不好，而泵的排量过大，泵的充满系数很低，这时会导致定子橡胶急剧升温，促使橡胶膨胀，     

基于UG的单螺杆泵参数化建模

采油用单螺杆泵转子和定子的截面线型是一种公式曲线,比较复杂。同时,因螺杆泵转子及定子头数不同,其截面线型差别很大,建模过程也有所不同。为提高设计效率,减少单螺杆泵建模的复杂程度,探讨使用UG的Expression工具实现螺杆泵转子和定子参数化建模的方法。通过对单头单螺杆泵、双头单螺杆泵的转子、定子分别参数化建模,并以此作为模板,能够提高设计效率,降低设计的繁琐程度。     

3D THERMODYNAMIC ANALYSIS AND INTERFERENCE ADJUSTING METHOD OF THE PROGRESSIVE CAVITY PUMP FOR OIL PRODUCTION

通过对油田广泛应用的采油螺杆泵定转子进行三维数值模拟,利用单向解耦的方法分析了螺杆泵定子内部温度场的分布及特点,分析了定转子过盈的变化规律及其对螺杆泵工作特性的影响.结果表明:在定子橡胶滞后热的作用下,定子型线发生了改变,导致定转子过盈产生非均匀性的变化.从改变定转子型线配合及啮合的角度,提出了新的螺杆泵过盈调整方法,即同时调整螺杆泵转子直径和偏心2个参数.现场试验结果表明:过盈调整螺杆泵在降低工作扭矩、提高系统效率方面展现出了明显的优势.截至2011年3月底,大庆油田试验了过盈调整螺杆泵井36口,最长免修期达592 d,平均工作扭矩降低了13.8个百分点,平均系统效率提高了10.5个百分点.     

全金属螺杆泵密封紧密寿命更长

<正>全金属螺杆泵定子可制成几部分,然后组合成一体,安装在金属套管中。与橡胶螺杆泵最大的区别是,全金属螺杆泵的定转手间无任何干涉配合,密封性能完全达到定转子间紧密转动间隙(紧密制造公差所要求的标准)。新泵的这种优点可以转化成更高的滑脱(泄露)速度,在泵     

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。     

METHOD OF ENHANCING PCP OPERATION PERFORMANCES

普通螺杆泵定子橡胶横截面厚度不均匀,在采出井井筒条件下产生溶胀温胀,定子长轴和短轴的橡胶变形量不一致,导致定转子型线配合精度变差,影响螺杆泵工作性能.通过调整普通螺杆泵的结构参数和研制橡胶等厚的等壁厚螺杆泵2种方法,提高了螺杆泵定转子型线配合精度,改善了螺杆泵的密封性能.室内实验普通螺杆泵和等壁厚螺杆泵运转初始扭矩分别减小40％和50％,现场试验系统效率分别提高5％和10％,进一步发挥了螺杆泵节能降耗的技术优势.     

螺杆泵结构参数误差对工作特性的影响

螺杆泵结构参数及其误差是决定和影响螺杆泵工作特性的主要因素,合理优化选择螺杆泵结构参数可以确保螺杆泵具有较好的工作特性。分析认为对采油螺杆泵而言结构参数即定转子的导程、偏心、截圆直径的偏差允许值主要取决于定转子之间的过盈,转子的偏心应不小于定子的偏心,两者的差值和转子截圆的不圆度应小于定转子间的合理过盈量。     

采油用单螺杆泵排量的优化设计

目前,大储量油田的螺杆泵采油存在排量局限性问题.建立螺杆泵排量的数学模型,采用拉格朗日乘数法对螺杆泵的排量进行优化设计,得到螺杆泵中定子螺距、定子橡胶外径和定子橡胶的最小壁厚(双边)之间的最佳关系式,及螺杆泵螺旋角的最优解.确定了螺杆泵排量的优化设计表达式;分析了螺杆泵的排量与定转子头数比扣转子头数之间的关系.转子头数取值并不是越大越好,认为转子头数取6左右为最佳.     

螺杆泵抽油杆柱负载扭矩计算

用螺杆泵采油时，抽油杆带动果转子旋转必须克服的反扭矩包括：１．泵转子与定子间初始过盈产生的反扭矩；２．泵定子橡胶溶胀和热胀产生的反扭矩；３．泵进出口液压差作用在转子上产生的反扭矩；４．井液对抽油杆表面产生的摩擦力矩。用试验分析方法得出了前三种反扭矩，计算了第四种反扭矩，并以大庆采油六厂拉９—２６３８井所用螺杆泵的实际参数为例进行了计算，为合理使用螺杆泵、选择适当的抽油杆参数提供了依据。     

影响采油螺杆泵制造模式的因素分析

针对目前国内油田螺杆泵应用的现状,从螺杆泵定子和转子的结构、加工制造以及检测等方面,对比分析了国内外螺杆泵制造模式的差别,探讨实现先进生产制造模式的可行性,为提高螺杆泵产能规模,提高生产效率提供建议和思路。     

螺杆泵转子磨损机理研究及解决方案

对螺杆泵定、转子的运动规律和橡胶衬套的溶胀、热膨胀现象进行了分析。研究表明,螺杆泵转子与定子在衬套直线段中点接触时的相对滑动速度最大;定子橡胶衬套型线在直线段为内凸状,且在直线段中点内凸最大,刚性转子在该点挤压橡胶衬套的接触应力最大;由于滑动速度和接触应力最大,且都是在橡胶衬套直线段中点接触,因此在转子上会形成一条螺旋形的磨损线,导致转子表面的镀层脱落。提出了4种减小螺杆泵转子磨损的方法。     

空心转子螺杆泵洗井工艺技术

为了解决螺杆泵油井热洗需要用吊车将转子提出定子工作筒和因抽油杆疲劳发生断脱修井作业时因转子不能提出定子工作筒而无法洗井的问题,研制了不同型号配合洗井单流阀的空心螺杆泵转子。若因故障停井或检泵作业时,采取洗井措施(不需要将转子提出定子),就能将泵上死油、稠油清洗干净,这既解决了故障停井的恢复,又解决了检泵作业的污染问题。现场200余井次的应用,成功率100%,实现了螺杆泵洗井工艺的重大突破,提高了单井有效时率和原油产量。     

螺杆泵在油田应用的可能性

螺杆泵采油方法主要由地面驱动装置、井口防喷盒、抽油杆、井下泵的转子和定子构成。定子依靠地面驱动装置输出的动力,旋转抽油杆,通过抽油杆把动力传给井下泵的转子,使转子在固定在油管上的定子中旋转,从而将定子空腔内的液体均匀地排出泵筒,把井底的原油连续地举升到井口。1986年大庆油田引进了4台螺杆泵,共在3口井上进行了4井次试验。初期效果好,产油量最高可增加2.25倍。但由于泵筒中橡胶与钢管粘贴的质量问题、地面装置的质量问题及油井管柱的锚定问题等,影响了螺杆泵的使用寿命。但这些问题都可在使用中逐步加以解决,所以从长远考虑,推广螺杆泵采油法仍是可行的。     

2∶3型短幅内摆线螺杆泵的型线优化与现场应用

螺杆泵采油技术在大庆油田已日趋完善,但在规模应用时暴露出新的不适应性,表现为在高泵效运转时间短、运转后期沉没度高,以及水驱螺杆泵较抽油机的检泵周期短等,影响了螺杆泵采油技术优势的充分发挥。这些现象主要是由螺杆泵定子、转子磨损造成的,与定子橡胶性能和螺杆泵型线设计相关。通过对螺杆泵型线进行优化设计,结合Matlab、Solidworks等软件进行数据分析和数值计算,创新研制了2∶3型短幅内摆线螺杆泵。该泵克服了普通内摆线螺杆泵线型存在曲率突变的缺点,具有定子和转子的配合精度高、冲击力小等技术优势。现场试验井最长免修期超过1 700d,生产1 300d时泵效仍维持在60%以上,平均沉没度330m。     

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。     

等壁厚螺杆泵的研究与应用

介绍了二次浇铸加工等壁厚螺杆泵的方法及其室内实验和现场试验情况.用钢体制成螺杆泵泵筒,然后在泵筒内壁用大直径模芯浇铸成硬度较大的成型层,最后在成型层内用直径较小的转子模芯浇铸厚度相等的橡胶衬套,形成等壁厚定子.等壁厚定子螺杆泵是在常规螺杆泵的基础上发展的新机型,它解决了常规螺杆泵定子技术的不足,不仅继承了常规螺杆泵的优点,还具有独特的先进性.论述了等壁厚定子螺杆泵的性能优势,对等壁厚定子螺杆泵应用前景进行了探讨.     

采油螺杆泵漏失机理研究及三维仿真技术实现

建立了三维螺杆泵计算流体动力学分析模型,利用有限体积法计算得到螺杆泵液腔压力分布,进一步计算得到液压对转子的作用力和力矩;建立螺杆泵系统定转子过盈接触的有限元法计算模型,分析了液压作用在转子上的力和力矩对定转子之间相互作用的影响,以及定子的受力和变形情况,从液压角度提出解释螺杆泵漏失的力学机理.结果表明:液压作用在转子上的力是螺杆泵系统漏失的主要原因,液压作用在转子上的力矩加大了螺杆泵系统漏失程度.     

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…     

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。     

螺杆泵定子与转子的接触分析

用有限元方法对螺杆泵在不同压力作用下的变形、受力及接触情况进行了分析研究，建立了螺杆泵的二维有限元模型，得出了在相应情况下螺杆泵定子橡胶的应力分布和螺杆泵定子与转子的接触压力。结果表明，由于过盈量的存在使螺杆泵定子和转子之间产生接触压力，从而实现螺杆泵的密封；当有均匀压力作用时，接触压力减小，使密封能力降低；当有压差作用时，压差使定子橡胶发生较大的变形，定子与转子的接触压力增加，密封能力增强。