螺杆泵研究现状与工作压力

发布时间：2016年8月15日   |   阅读次数： 96

螺杆泵研究现状与工作压力
现阶段，3GR螺杆泵举升工艺应用于定向井的案例较少，一些在用的定向井螺杆泵系统也仅仅是将螺杆泵的泵挂深度设置在直井段或造斜点附近，其工艺特点和设计方法与在直井中无明显差异，将泵下入稳斜段甚至稳斜段以下的设计理论及现场应用仍处于摸索试验中。在定向井螺杆泵系统中，螺杆泵下入深度一般选择在造斜段或造斜段以上，这样一来螺杆泵在定向井中的工作状况与在直井中相似，易于在实际生产中应用。但是考虑到定向井的种类，二段式定向井可以直接应用已有研究成果，对于三段式定向井，如果油藏为带状油藏，或要绕过高山、城镇、森林、沼泽、海洋、湖泊、河流等复杂地貌，造斜段和稳斜段势必较长，如果将螺杆泵位置设置在造斜点附近，泵吸入口与射孔中位的距离就会很大，随着油流压力降低气体析出，可能发生供液不足从而造成泵抽空，泵内干摩擦而烧毁定子橡胶，不利于生产。另外五段定向井是由垂直段经造斜段过渡到稳斜段后还要由降斜段过渡到下部垂直段，甚至是多段井，井眼轨迹更加复杂。对于这些种类的定向井，仅仅将螺杆泵下入到第一个造斜段附近，显然是不够的，所以要提出将螺杆泵下入到稳斜段上，对于在以地面驱动的定向井螺杆泵中将螺杆泵位置设置在稳斜段上，尚属摸索阶段。
将地面驱动螺杆泵设置在稳斜段，它不同以往潜油电泵和潜油螺杆泵的下入，地面驱动螺杆泵的下入需要分两次进行，首先泵定子缸体随油管下入预设位置，随后泵转子随抽油杆下入旋入定子中，无论是泵定子还是泵转子都具有相对简单的结构特点，因此螺杆泵理论上具有更好的通过能力。同时考虑到潜油电泵不具备螺杆泵对各种工况、井况表现出的优越性，且通常为大排量泵，不适用于油田后期开采，而潜油螺杆泵技术尚不成熟，在油田中应用极少，所以潜油电泵和潜油螺杆泵在生产实际中表现出各自的不足，因此针对地面驱动螺杆泵通过性问题的研究具有理论和工程实际意义。为提高螺杆泵在定向井稳斜段位置的应用成功率，在研究中要针对定向井的井眼轨迹研究螺杆泵的通过能力，在已经应用的定向井中，已有许多潜油电泵下入到稳斜段生产，相关理论比较成熟。
不锈钢螺杆泵工作压力
(1)常规螺杆泵在均匀工作压力作用下，定子与螺杆在圆弧顶接触时，剪应变和变形均大于受工作压差作用在直线段接触，由于此时接触而积大，接触压力增大，定子与螺杆之间进入的介质最多，磨损也最大，且最大剪应变位于定子圆弧段的内表而，因此定子两圆弧对角磨损最严重，两侧磨损量逐渐减小，中间最小，这与常规单螺杆泵实际磨损情况相吻合定子和螺杆间的过盈量增加时，剪应变及变形显著增加，因此在保证泵容积效率的前提下，适当减小过盈量有利于减小磨损，提高泵的机械效率，延长泵的使用寿命。
(2)等壁厚螺杆泵由于定子壁厚相等，则在工作压差的作用下，定子与螺杆在中间位置接触时，变形和剪应变均大于受均匀压力作用在圆弧顶接触，且最大剪应变位于定子的外表而，即定子橡胶与缸体外套的交界而附近过盈量增加时，变形量明显增加，但剪应变变化不显著。
(3)相同工况下，等壁厚螺杆泵定子橡胶的变形明显小于常规螺杆泵，且变形均匀，定子在圆弧顶的磨损小于常规螺杆泵；定子和螺杆间过盈量增加时，剪应变的变化比常规螺杆泵小。
(4)由于等壁厚螺杆泵定子橡胶的最大剪应变位于定子的外表而，所以定子橡胶的疲劳性能可能比常规螺杆泵要差，因此在设计时要更加注意提高定子橡胶与缸体外套之间的粘接质量。
(5)采用的数值模拟方法为定子的优化设计以及合理选择定子和螺杆间过盈量等生产实践中急需解决的问题提供了理论设计依据。
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