采油螺杆泵的研究现状

发布时间：2016年7月11日   |   阅读次数： 476

采油螺杆泵的研究现状
地面驱动螺杆泵采油系统投资少、能耗低、适应性强、作业维护方便，具有很好的发展前景。而进一步提高地面驱动螺杆泵采油系统的工作性能，充分发挥其独特的优势是当前国内外研究的重点。
在基础理论研究方面，20世纪60年代前苏联对单螺杆泵的工作原理进行了理论和试验研究，初步确定了3G螺杆泵的定转子型线方程、转子在定子中的运动规律以及螺杆泵排量特性和转子轴向力的计算方法等。80年代中后期，中国石油大学(华东)万邦烈、张建伟和北京石油勘探开发研究院苏义脑、谢竹庄等学者对单螺杆泵水力机械的基础理论进行了深入研究，建立了单螺杆泵水力机械螺杆一衬套副平面、空间啮合理论，分析了螺杆一衬套副空间啮合共扼曲面的特点。万邦烈等研究认为，以摆线的等距线及其共扼曲面所形成的螺杆一衬套副曲面是比较适宜的，并针对螺杆钻具建立了螺杆一衬套副的评价指标及其参数优选方法；利用投影法探讨了螺杆一衬套副的作用力问题，建立了螺杆泵转子作用力的理论计算公式。
在螺杆泵的工作特性研究方面，前苏联对低压头螺杆泵的工作特性进行了理论和实验研究，建立了容积损失、机械损失的理论和经验计算模型，试验分析了螺杆泵结构参数对其工作性能的影响。研究表明，螺杆泵的转子直径、定子导程、偏心距以及定转子间的过盈存在一定的联系，只有各结构参数维持一定值的条件下，即存在合理值，单螺杆泵才能保证高效率和长期地工作，并给出了主要结构参数的最优比值选择范围。对定转子的间隙或过盈对泵特性的影响进行了试验研究，认为定转子间的过盈
对单螺杆泵的工作性能有很大的影响，增加过盈量可减少容积损失，但也会加大机械损失。这些理论和试验数据只是适用于低压头螺杆泵，而对于采油用的高压头螺杆泵尚需进行有关的试验和理论研究工作。中国石油大学(华东)水力机械课题组和大庆采油工程研究院对采油螺杆泵的工作特性进行了初步试验研究。试验表明举升介质温度、粘度是影响螺杆泵容积效率的主要因素之一。oMajidDelpassand等学者对螺杆泵抽汲含砂流体的耐磨性进行了研究，研究认为对螺杆泵的结构参数和工作参数进行优化能够有效降低泵的磨损，延长不锈钢螺杆泵的使用寿命。大庆石油学院姜民政等进行了单螺杆泵吸入口压力对泵特性影响的试验研究，认为泵吸入口真空度较小时，泵特性参数变化不大，而吸入口真空较大时，泵的工作状况急剧恶化。
采油三螺杆泵的工作寿命很大程度上取决于定子衬套耐油橡胶的性能，橡胶定子受多种因素的影响，直接影响螺杆泵的工作特性。国内外学者在橡胶配方、制造工艺、橡胶非线性大变形理论分析等诸多方面进行了深入研究。师国臣博士在此基础上，建立了定子橡胶平面有限元模型对定子的受力和变形进行分析，认为泊松比对定子橡胶变形影响极大，轮廓线的位移随泊松比的变化是线性的螺杆泵采油配套技术是保证油井正常生产、提高检泵周期、实现有效举升不可缺少的辅助技术措施。随着螺杆泵采油技术应用领域的扩大，其配套技术的研究也得到深入开展，主要集中在杆柱配套技术、选井选泵技术、工况分析与诊断技术等方面，并得到一些有实用价值的结果。
螺杆泵应用于采油领域以来，经过40多年的研究和探索，在理论水平和应用技术方面都取得了一系列成果，使高粘度螺杆泵的举升性能逐步得到提高，并且相继研制出针对不同复杂工况油井的新型螺杆泵和螺杆泵的系列产品，使螺杆泵在油田生产中发挥着积极的作用，但是，保温螺杆泵结构设计的合理性、制造工艺的先进性、定子(材料)在井下的运行寿命、新型螺杆泵技术的成熟性以及系列产品的完备性等一系列问题一直制约着螺杆泵举升潜力的充分发挥。要使螺杆泵采油这种新型的举升方法成为油田主要的举升方法，还有许多较深层次的理论和技术问题有待解决。目前国内各大油田已逐步进入三次采油阶段，其突出特点是油井工况更加复杂，聚驱井、高含水井、深井和超深井数量增多，油井深度相差悬殊，低产量油井也要进一步开采等等。因此螺杆泵今后的发展方向是要向着长寿命、大排量、满足深井和超深井以及适应特殊工况油井举升的方向发展，进一步研发适合具体工况的螺杆泵，使螺杆泵进一步专门化和系列化。
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