全金属单螺杆泵动态漏失量预测方法研究

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全金属单螺杆泵定转子均采用金属材料,具有耐高温、耐磨损和耐腐蚀等优点,在地层温度较高的生产井以及稠油井的生产中有着明显的优势。但定转子之间采用的间隙配合方式也带来了新的生产问题,配合间隙使其在工作过程中存在着固定的漏失现象,漏失的存在将对泵的容积效率和举升性能产生影响。因此漏失量计算的研究对改善全金属单螺杆泵的性能有着重要意义。本文对全金属单螺杆泵转子运动规律及其动力学体征总结分析,分析讨论了泵内部漏失机理并对横向和纵向两个漏失方向的间隙结构进行了分析并简化;通过简化模型讨论了空化现象在低粘度流体介质举升过程中的影响,完善了流体粘度对全金属单螺杆泵举升效率的影响分析,并结合缝隙流动理论建立了全金属单螺杆泵内腔室间的漏失量计算模型;随后使用Solid Works建立了用于数值模拟的泵内部流体计算域模型的几何模型,对比不同的网格划分方式又选了最佳划分策略并建立了用于数值模拟的有限元模型;使用CFD软件对全金属单螺杆泵进行了流场数值模拟,分析了泵内部压力场和速度场的特征,分别讨论了间隙高度、转子转速、流体粘度对动态条件下漏失量的影响;由于泵的特殊结构使得漏失量计算模型的间隙尺寸时刻都在发生变化而难以求解,针对这一问题定义了无量纲间隙参数,并通过大量模拟结果拟合得到间隙参数计算方法,进一步完善了漏失量计算模型实现了动态条件下的漏失量预测计算。
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