螺桿泵在高含水期的應(yīng)用

螺桿泵在高含水期的應(yīng)用

隨著油田部分地區(qū)的三個采樣季節(jié)到來，油提升技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益逐漸下降，這主要體現(xiàn)在儲液罐中的提升技術(shù)，許多不適應(yīng)性。油擠出系統(tǒng)的上下段懸點負(fù)荷增加，下沖程橋立柱運動滯后，容易導(dǎo)致桿管偏壓和破碎，聚合物對電潛泵裝置的負(fù)荷增加，污泥排出效率顯著降低，影響了聚合物驅(qū)油的效果和經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，為了滿足液體需求，實現(xiàn)大規(guī)模萃取的穩(wěn)定。大多數(shù)大型桿泵在安裝過程中處于有限的區(qū)域。大排量螺桿泵機(jī)械舉升工藝能夠解決稠油冷采、高含砂、高含氣井開采難題，具有能耗低的優(yōu)點，且能很好的解決油田后期液量不足的問題。本文結(jié)合勝利采油廠井身、井況和生產(chǎn)情況，優(yōu)化設(shè)計了大排量單頭單螺桿泵的參數(shù)，實現(xiàn)了油井的優(yōu)化生產(chǎn)。1旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)單螺桿泵是由兩個互相嚙合的轉(zhuǎn)子和定子螺旋體組成，如圖1所示。常規(guī)單螺桿泵是單頭的，轉(zhuǎn)子由高強(qiáng)度鋼材料制成的單頭螺旋線體，具有堅硬耐磨、光滑鍍鉻表面；定子是一個在鋼管內(nèi)硫化成型的雙頭螺旋線體，其內(nèi)橡膠定子具有柔軟的彈性（注：現(xiàn)在已經(jīng)有采用金屬作為定子的內(nèi)腔材料）。兩者旋向相同，同時左旋或右旋。相互嚙合的轉(zhuǎn)子和定子，即在軸向把油流分割開來，又在徑向把油流一分為二，由于它們的幾何形狀面構(gòu)成一系列相等的、互相分割的腔室，當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子里旋轉(zhuǎn)的時候，這些腔室由定子的下端沿軸線向上運動，直到定子上端排放，并被增壓提升。單頭螺桿的任意截面都是半徑為R的圓，如圖2所示。螺桿截面中心位于螺紋線上，與螺桿的軸中心線偏離一偏心距e。兩個突出的齒頂間的距離為一螺距t。圓盤的中心O以偏心距e繞著螺桿自身的軸線一邊旋轉(zhuǎn)，一邊按一定的螺距t向前移動。單頭螺桿泵襯套的斷截面輪廓是由兩個半徑為R（等于螺桿端面的半徑）的半圓和兩個長為4e的直線段組成的長圓形，如圖3所示。襯套的雙線內(nèi)螺旋面就是由上述斷截面繞襯套的軸線旋轉(zhuǎn)的同時，按一定的導(dǎo)程T=2向前移動所形成的。當(dāng)螺桿在襯套中的位置不同時，他們的接觸點是不同的。螺桿斷面位于襯套長圓形斷面的兩端時，螺桿和襯套的接觸為半圓弧線，而在其它位置時，螺桿和襯套僅有兩點接觸，如圖4所示。由于螺桿和襯套是連續(xù)嚙合的，這些接觸點構(gòu)成了空間密封線，在襯套的一個導(dǎo)程T內(nèi)形成一個密封腔室。這樣一來，沿著單螺桿泵的全長，在襯套內(nèi)螺旋面和單螺桿表面間形成一個個密封腔室。當(dāng)單螺桿轉(zhuǎn)動時，螺桿—襯套副中靠近吸入端的第一個腔室的容積增加，在它和吸入端的壓力作用下，油液便進(jìn)入第一個腔室。隨著單螺桿的轉(zhuǎn)動，這個腔室開始封閉。由于密封腔室的不斷形成、推移和消失，室油液通過一個個密封腔室，從吸入端擠到排出端，壓力不斷升高，流量非常均勻。2單螺桿泵的主要參數(shù)設(shè)計單螺桿泵設(shè)計中主要是根據(jù)給定的流量和壓力來計算或參考現(xiàn)有的泵來選取螺桿和襯套的尺寸（螺桿橫截面直徑d、偏心距e、螺距t和襯套長度L)(1）關(guān)于螺距的確定進(jìn)行實際轉(zhuǎn)子加工的轉(zhuǎn)子銑床是在CQ61100型車床基礎(chǔ)上改造而成的，該機(jī)床的螺距受到加大螺距數(shù)及掛輪齒數(shù)等機(jī)床機(jī)構(gòu)的限制，經(jīng)過初選和篩選，螺距確定為t=336。(2）距離e的選擇經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)國外大排量泵的偏心距2e基本在19～20，這樣的螺桿泵的攜砂能力強(qiáng)，經(jīng)過計算優(yōu)選2e=19.4。(3）實體膠芯軸大徑考慮到我國油田大多數(shù)油井采用51/2″套管，其通過的套管規(guī)外徑為φ120，在此種條件下無縫管的規(guī)格為φ114.3×10最合適，即管子內(nèi)腔約為φ94，再者定子橡膠本身的抗拉強(qiáng)度較差，螺桿泵工作時要求定子橡膠要有足夠的抗撕裂能力，注膠時還要求橡膠與管壁之間有足夠的粘附能力和足夠的彈性等，單螺桿泵的定子橡膠內(nèi)腔截面為長條形，考慮橡膠收縮量等影響，通常設(shè)計定子腔內(nèi)最薄處的橡膠厚度≥6～8。綜合起來考慮，選擇小徑d=φ41.2，則芯軸大徑D=4e+d=80。這樣一來，在理想狀態(tài)時，橡膠最薄處的厚度為△=7。(4）襯套橫截面垂直方向坐標(biāo)a）螺桿的表面參數(shù)符合下述方程：式中：Φ1為螺桿斷面轉(zhuǎn)角；θ為螺桿上任意點與軸夾角；r為襯套橫截面上任意點到螺桿橫截面中心距離；x1為螺桿橫截面水平方向坐標(biāo)；y1為螺桿橫截面垂直方向坐標(biāo)；z1為縱截面水平方向坐標(biāo)。3大排量無螺旋桿充填生產(chǎn)為了獲得泵的必須特性參數(shù)并保證其耐久性、經(jīng)濟(jì)性和操作方便性，正確選擇螺桿—襯套副基本尺寸的最優(yōu)比值有著重要意義。根據(jù)油田生產(chǎn)，油井的工況以及加工能力等條件的實際，設(shè)計了大排量采油單頭單螺旋桿，經(jīng)投入使用，產(chǎn)液量完全滿足實際生產(chǎn)的需要。b)襯套的軸向截面符合下述方程:式中:Φ為襯套斷面轉(zhuǎn)角,通過計算分析,其線型形狀如下:其各項外形尺寸為:偏心7.5mm,定子大徑76mm,定子小徑46mm,轉(zhuǎn)子大徑61mm,轉(zhuǎn)子小徑31mm,每轉(zhuǎn)排量1105.7ml,在轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)、壓力為10Mpa時,理論轉(zhuǎn)矩約為840Nm,軸向力約為50kN,最大滑移速度約為0.476m/s,慣性離心力約為345N,傾倒力矩約為620Nm。(5)大排量大揚程螺桿泵根據(jù)公式Q=4edT,已知e、d