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，     

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。     

螺杆泵水力特性检测曲线推导及应用

螺杆泵水力特性曲线是在特定转速下检测得到的,并且测试承压点间隔较大（约1MPa）,不能直接应用于设备选型及工作参数优化计算。通过对螺杆泵水力特性室内检测数据的分析,给出了螺杆泵特性检测曲线数学推导及表达方式,建立了室内检测曲线任意转速下曲线形式的计算方法,并给出了在设备选型及工作参数优化具体应用实例。室内及现场试验表明,该方法切实、有效、可行。     

螺杆泵特性曲线监测系统设计

螺杆泵在油田生产系统中广泛使用,为了避免螺杆泵抽油系统故障造成的经济损失,进行了螺杆泵性能监测系统的设计。螺杆泵性能实验系统按照螺杆泵相关实验标准进行设计。借助于Visual Basic软件,通过采集螺杆泵的流量、转速、转矩等参数数据,从而得到螺杆泵的容积效率和综合泵效,绘制出螺杆泵的工作特性曲线。根据现场的螺杆泵运行情况来看,测试数据和特性曲线能为螺杆泵的生产以及螺杆泵的故障预防提供科学的依据。     

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。     

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。     

憋压曲线在螺杆泵工况诊断中的应用

文章以关井油管压力与关井时间的关系为理论基础。利用在开机憋压、关机憋压(即当抽憋压力达到一定值后停止螺杆泵运转憋压)、停机憋压(即在将正常生产的螺杆泵停止运转的同时关闭生产闸门憋压)3种状态下取得的关井油管压力与关井时间的关系曲线。对井下发生的各种情况进行定性诊断。     

金属螺杆泵特性研究

螺杆泵因适用于输送高黏、磨蚀性流体而在稠油冷采中得到广泛应用.在热采环境下,常规螺杆泵衬套是橡胶制品,显现出高温不适应性.金属螺杆泵能有效抵制这些不良反应.分析了金属螺杆泵方案的可行性及液压成型原理;讨论了不同转速、压差、流体粘度下泵的效率曲线,为在不同工况下选择金属螺杆泵提供参考.     

地面驱动螺杆泵井杆管环空螺旋流数值模拟

目前多数研究将地面驱动螺杆泵井杆管环空中的井液的流动看作多相流体轴向流动,实际上在高速旋转抽油杆带动及螺杆泵压差作用下,环空液体呈现螺旋流动。根据粘性流体运动方程及螺杆泵井井筒液体运动的特点,建立了地面驱动螺杆泵井幂律流体杆管同心环空螺旋流数学模型。运用不均匀对数网格法和有限差分法求其数值解,并对不同的流场参数进行了敏感性分析。计算结果表明,井液的轴向速度、切向速度、合速度及压力梯度随抽油杆转速的增加而增加,视粘度随转速的增加而减少。在设计螺杆泵井转速时,既要考虑增大产量,又要考虑螺杆泵举升高度及寿命。     

梯形迷宫螺旋泵内部流动的数值模拟

结合梯形迷宫螺旋泵的流动特点,在相应的假设条件基础上建立流动模型、简化计算方程组,并给出具体的边界条件。利用有限差分式求得流动模型的数值解,从而得到梯形迷宫螺旋泵内部流动的主要特征。得出进液环腔处产生二次回流现象而导致迷宫泵效率低下,通过在转子进口处增大定、转子之间间隙c而弱化该处的节流降压,通过增大进口液腔的环空体积以降低出口压头损失的结论。所得结论可为梯形迷宫螺旋泵的设计、改进和优化提供有益的参考。     

单螺杆泵的合理选择与使用

为合理选择单螺杆泵,将螺杆泵抽油井作为一个大的生产系统,把油层、套管、油管、井下螺杆泵机组和井口作为5个子系统,利用系统节点分析法,确定出泵的工作载荷,并根据油井的实际工作参数,对泵特性曲线进行换算。由油井工作参数和单螺杆泵输油特性曲线对比可知,单螺杆泵的特性曲线和油井工作参数配合最好的情况是：油井的工作点应位于泵特性曲线Q0-H0的下面,而且在高效区的开始处。实践证明,采用这种方法选泵,既能保证油井的产量,又能明显地提高单螺杆泵整套装置的效率,还能延长泵的使用寿命。     

大排量井下电动潜油螺杆泵研究与应用

针对螺杆泵举升技术存在的问题,开发研制了一种QYLB800-24C—DQ001型电动潜油螺杆泵。它主要由4极潜油电动机、保护器、联泵机构和专用螺杆泵总成组成,地面采用电潜泵现有的配套技术。现场试验证明,用井下电动机经井下传动机械驱动螺杆泵是合理的,井下传动机械的设计制造是成功的。由于它具有低投入和低运行成本优势,对油田开发降低投资和成本具有重要意义,它适合于聚合物驱举升方式,有望成为聚合物驱采油方式的首选技术。     

地面驱动螺杆泵采油配套技术及应用

为了方便油井投产和管理,解决抽油机井因油稠、砂卡而不能正常生产及电泵井能耗高的问题,优选了地面驱动螺杆泵开采方式,建立了新技术应用示范区。考虑到原油物性、开采需求等因素,研究出对难采井、长停井、需求大排量井等采用杆柱扶正、泵下加装单流阀、电磁及变频调速控制、工况测试诊断及生产参数优化设计等技术,并将其有机地组合在一起配套使用。现场生产数据分析表明,在示范区使用该配套技术,螺杆泵井能有效延长油井的检泵周期,降低故障发生率,从而有效地降低了油井生产费用。目前,该配套技术在地面驱动螺杆泵井的使用中处于领先水平,适合推广应用。     

基于总线技术的螺杆泵在线测试系统设计

为避免因螺杆泵抽油系统出现故障而造成不必要的经济损失,设计了基于总线技术的螺杆泵在线测试系统。该系统可模拟螺杆泵的实际工况,在线测试螺杆泵工作过程中的电流、电压、进出口压力、流量、转矩、转速、轴向力等参数,计算出螺杆泵的容积效率和综合泵效,并绘制出特性曲线。现场应用表明,系统测试数据和性能曲线可为新泵在高泵效区生产和旧泵的科学高效使用提供依据。     

地面驱动螺杆泵井专用矮型井口的设计与应用

分析了螺杆泵井井口愈高运行愈不稳的原因,并针对现用螺杆泵井井口的结构及运行情况设计了螺杆泵专用矮型井口,该井口不但具有现用井口的所有功能,而且具有制造成本低、运行平稳、减轻工人劳动强度等优点。     

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。     

新型杆式螺杆泵的研制与应用

常规管式井下采油螺杆泵现场检泵作业周期长,且作业过程中存在油管和抽油杆的损坏风险,为此而研制了新型杆式螺杆泵。该泵综合了螺杆泵与杆式柱塞泵的结构特点,起下井作业方便,可以实现快速而经济的检泵和换泵作业,作业时只需起出抽油杆柱即可,可以缩短检泵时间,避免起下油管对其的损伤,降低油田的作业成本。现场应用结果表明,新型杆式螺杆泵操作和维护简便,综合效果明显,与同规格的管式螺杆泵相比,其工作电流降低约30%,泵效提高近20%,检泵周期也延长1倍多,换泵作业时间及作业成本均降低13左右。     

聚驱大排量螺杆泵研制与应用

在大庆油田聚合物驱油技术工业化应用过程中,针对抽油机和电泵在举升含聚液体时暴露出的杆管偏磨、烧电机及螺杆泵排量范围小等问题,开发应用了适合于聚驱举升、实际排量在180m^3／d以上的地面驱动多线大排量螺杆录。通过对单线与多线2种设计方案进行对比,认为多线螺杆录在改善定子橡胶散热、提高泵的工作性能方面具有一定的技术优势,并得到了现场试验的对比验证。现场推广应用结果表明．多线大排量螺杆泵能够较好地满足大庆油田聚合物驱高产液井的举升需要,而且具有明显的降投资和节能效果。截至2005年7月底,大庆油田在用聚驱大排量螺杆泵井146口,平均免修期339d,取得了良好的现场应用效果。