论文部分内容阅读
螺杆泵采油技术采用旋转举升方式连续均匀排液,具有适用于砂、蜡、稠、气等介质举升的优势,在国内外已得到广泛应用。全金属螺杆泵因其定转子采用金属材料,耐温达到400℃,解决了常规螺杆泵橡胶定子耐温低的问题,扩展了螺杆泵的应用范围。通过设计适用于全金属螺杆泵的线型,优化金属定转子配合间隙,研究其工作特性及运动规律,形成全金属螺杆泵优化设计方法、漏失机理和计算模型,对提升全金属螺杆泵技术水平和进步意义重大。本论文针对全金属螺杆泵定转子刚性间隙配合特点,采用综合系数评价方法,实现了不同线型变幅系数和等距系数的最佳组合计算,优化了适用于全金属螺杆泵2:3头短幅内摆线和1:2头普通摆线线型;应用有限元Workbench中Static Structural模块的热分析和FLUENT流体软件仿真方法,研究了热膨胀、间隙漏失和接触压力对定转子配合间隙影响规律,分析了转速、介质粘度对泵效的影响规律,以高泵效、低接触压力为目标优化确定了全金属螺杆泵定转子配合间隙为0.15-0.4mm;采用缝隙漏失理论建立了基于间隙配合的全金属螺杆泵定转子漏失计算模型,考虑气体、粘度影响建立了泵充满程度计算模型,与现场实际生产数据对比,平均相对误差为5.8%,具有较好的精度。基于优化结果试制了GLB160-30/AM全金属螺杆泵样机,搭建了具有流量、压力、转速、扭矩实时采集、记录、分析计算功能的物模试验平台,测试分析了全金属螺杆泵的特性规律,试验结果表明:介质粘度、转速是影响全金属螺杆泵泵效的主要因素,采用53mPa.s油介质,转速100200r·min-1泵效均达到70%以上。研制的全金属螺杆泵现场成功应用8口井,试验井平均泵效由35.8%提高到52%,百米吨液能耗由4.6kw.h降低到2.2kw.h,最长生产周期已达542天且继续有效;现场应用效果证明,本论文优化形成的全金属螺杆泵实现了小排量（排量<30m3/d）、低转速(转速<150r.min-1)高效长寿运行,验证了全金属螺杆泵优化设计方法及理论计算模型精度,为全金属螺杆泵的持续研究提供了理论和方法。