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      上海日耐泵業有限公司
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      螺桿泵地面驅動螺桿泵井合理生產參數配置方法

      責編螺桿泵 來源單螺桿泵www.cnlagoa.com 發布時間2014-06-18 10:21:28

      螺桿泵是依靠泵體與螺桿所形成的嚙合空間容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵(見泵)。螺桿泵按螺桿數目分為單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵等。圖為雙螺桿泵。當主動螺桿轉動時,帶動與其嚙合的從動螺桿一起轉動,吸入腔一端的螺桿嚙合空間容積逐漸增大,壓力降低。

       
          地面驅動螺桿泵井采油技術作為一種新興的人工舉升方式,因其具有較高的適應性,在國內外油田得到了廣泛的應用。“十二五”期間,國內螺桿泵的自主研發已成熟配套,但在現場實際應用中,因對螺桿泵的特性和井的生產能力認識不足,導致螺桿泵井的生產參數選擇不合理.目前,地面驅動螺桿泵井運行面臨的最大問題是燒泵現象.如何提高泵的壽命,延長檢泵周期是石油工作者亟需解決的問題[2].近年來,國內外專家學者在井泵的匹配以及螺桿泵井的診斷與自動調控系統的開發方面做了大量的工作,取得了一定的成果.筆者前期對螺桿泵定轉子溫度場分布以及泵內流體壓力和溫度的分布規律進行了研究.文中在此基礎上建立地面驅動螺桿泵系統工況校核方法,對不同生產參數組合進行校核分析,根據系統效率曲線優選最佳生產參數組合,并將計算結果繪制成方案校核圖版。
       
          為了合理配置螺桿泵井的生產參數,使井和泵匹配,基于螺桿泵溫度場以及泵內流體壓力分布規律,以定子工作條件和泵舉升性能為依據,建立了地面驅動螺桿泵井方案校核方法,繪制了方案校核圖版。將生產方案劃分為“合理方案區”、“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,提出了高效點和系統效率曲線相結合的生產參數優選方法,并以真實油井為例進行了計算分析。結果表明:高轉速和高下泵深度會增加定子溫度和泵舉升高度,當其超過螺桿泵的臨界使用值時即會引發“燒泵”和泵“擊穿”現象。在現場應用中應根據方案校核圖版上的高效點和系統效率曲線優選最佳生產參數組合,避開燒泵區和泵“擊穿”區,以延長螺桿泵井的檢泵周期,提高經濟效益。
       
          數學模型
       
          定子生熱率模型
       
          螺桿泵定子襯套橡膠具有黏彈性,在其變形過程中,一部分能量被儲存,另一部分能量被損耗轉化成熱量(滯后生熱),使溫度升高.轉子旋轉過程中單位時間內定子單元體產生的熱量,即平均節點生熱率為
          式中:E'為黏彈性材料在形變過程中由于彈性變形而儲存的能量,即儲能模量,E'=σ0/ε0cosα,MPa;E″為黏彈性材料在形變過程中由于黏性變形(不可逆)而損耗的能量,即損耗模量,E″=σ0/ε0sinα,MPa;n為轉子轉速,r/s;σ0為定子襯套節點的最大應力,MPa;ε0為定子襯套節點的最大應變;α為黏彈性材料在形變過程中應力落后于應變的角度,即滯后角,rad。
       
          摩擦生熱模型
          螺桿泵定轉子之間為過盈配合,轉子自轉的同時在定子型腔內做周期往復運動,轉子1個轉動周期內定轉子摩擦產生的熱量為
       
          結論
       
          隨著下泵深度和轉速增大,螺桿泵定子溫度和增壓幅度上升,當其高于臨界值時,則會出現“燒泵”或泵“擊穿”現象.借助新繪制的校核圖版,可以避開“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,并能選擇最佳生產參數組合.
       
          通過對螺桿泵定、轉子溫度,泵內流體壓力和溫度耦合求解,還原了實際生產條件下螺桿泵的井下工況.
       
          基于定子溫度要求和泵舉升性能要求,建立了螺桿泵井生產方案安全校核方法.將螺桿泵井生產方案劃分為“合理方案區”、“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,繪制了方案校核圖版.
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