一、螺桿泵的基礎理論研究概述
上世紀六十年代前蘇聯(lián)對單螺桿泵的工作原理進(jìn)行了理論和試驗研究,初步確定了螺桿泵的定轉子型線(xiàn)方程、轉子在定子中的運動(dòng)規律以及螺桿泵排量特性和轉子軸向力的計算方法等。八十年代中后期,華東石油大學(xué)和北京石油勘探研究院學(xué)者對單螺桿泵水力機械的基礎理論進(jìn)行了深入研究,建立了單螺桿泵水力機械螺桿一襯套副平面、空間嚙合理論,分析了螺桿一襯套副這對在空間內嚙合的共扼曲面的特點(diǎn)。這對共扼曲面 滿(mǎn)足三個(gè)要求即一是能?chē)Ш?,就是能夠滿(mǎn)足一般齒形嚙合運動(dòng)的要求;二是能密封,就是螺桿泵襯套之間能夠形成多個(gè)密封腔室,以充滿(mǎn)工作流體;三是能推移,就是隨著(zhù)轉子的轉動(dòng)能夠使密封腔室連同其中的工作流體連續沿軸向推移,并在推移過(guò)程中進(jìn)行機械能和液壓能的相互轉化。
二、螺桿泵工作特性研究概述
前蘇聯(lián)對低壓頭螺桿泵的工作特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗研究,在建立了容積損失、機械損失的理論和經(jīng)驗計算模型的基礎上,試驗分析了螺桿泵結構參數對其工作性能的影響。研究表明螺桿泵的轉子直徑、定子導程、偏心距以及定轉子間的過(guò)盈存在的聯(lián)系,只有各結構參數維持值的條件下即存在合理值,單螺桿泵才能 和長(cháng)期的工作,并給出了主要結構參數的 優(yōu)比值選擇范圍。研究認為定轉子間的過(guò)盈對單螺桿泵的工作性能有很大的影響,增加過(guò)盈量可減少容積損失,但也會(huì )加大機械損失。這些理論和試驗數據只是適用于低壓頭螺桿泵,而對于采油用的高壓頭螺桿泵尚需進(jìn)行有關(guān)的試驗和理論研究工作。
采油螺桿泵的工作壽命很大程度上取決于定子襯套耐油橡膠的性能,橡膠定子受多種因素的影響,直接影響螺桿泵的工作特性。主要研制和應用丁睛橡膠、丙烯睛含量橡膠和氫化丁睛橡膠三種。普遍采用的是加工工藝穩定的丁睛橡膠及其改性膠。
在采油螺桿泵工作特性研究中,還有以下不足:①采油用螺桿泵結構參數、工作參數和實(shí)際工況條件下對其工作特性的影響沒(méi)有系統研究,試驗研究和驗證工作開(kāi)展得比較少;②對螺桿泵定子襯套的變形規律及其對泵特性的影響沒(méi)有進(jìn)行研究;③從改進(jìn)結構設計、 力學(xué)特性角度來(lái)提高螺桿泵工作特性方面沒(méi)有進(jìn)行研究與實(shí)踐;對潤滑特性差的介質(zhì)的螺桿泵研究和缺乏措施。
三、螺桿泵采油及其配套技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、螺桿泵采油系統應用的發(fā)展趨勢
?、偃尾捎陀途?nbsp; 適合螺桿泵采油;②應用螺桿泵采油實(shí)現節能、降投資提高采油效益;③用螺桿泵采油從中小排量油井向高產(chǎn)油井擴展;④隨著(zhù)螺桿泵工作特性的改進(jìn),螺桿泵采油由淺井向深井采油拓展;⑤螺桿泵采油由直井向定向井拓展;⑥螺桿泵適應潤滑特性差的介質(zhì)。
2、螺桿泵采油系統的技術(shù)發(fā)展趨勢
?、傺芯柯輻U泵定子橡膠在高溫高壓條件下的溶脹特性、有限元分析泵的溫升特性。以此為基礎,對泵下井后的工作特性進(jìn)行修正和驗證,使其 地滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)條件。以修正后工作特性和油井的產(chǎn)能為依據,進(jìn)行合理的選擇泵型,實(shí)現油井產(chǎn)出與螺桿泵舉升之間工作制度的協(xié)調;
?、谠诖嘶A上,設計、配套螺桿泵采油工藝技術(shù),包括:選擇合適的油管、抽油桿,對抽油桿扶正設計及強度校核,選擇錨定措施、合理配置驅動(dòng)電機功率、確定生產(chǎn)參數。使系統設計、合理, ,延長(cháng)檢泵周期,提高螺桿泵采油井的運轉時(shí)率、實(shí)現合理舉升的配套技術(shù)是礦場(chǎng)急需的實(shí)用技術(shù);
?、劢⒙輻U泵抽油工況下,采出液在抽油桿和油管構成的環(huán)空中螺旋流的速度、流量、壓降,螺桿泵抽油桿所受采出液的作用力、力矩計算公式并進(jìn)行試驗驗證;
?、?nbsp; 螺桿泵工作特性,提高系統效率,延長(cháng)螺桿泵的使用壽命的技術(shù)是當前研究的 ;
?、荻ㄞD子表面改性,適應被抽汲介質(zhì)潤滑特性差的螺桿泵,擴大螺桿泵適應范圍是目前階段的主要研究?jì)热荨?/p>