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1、螺杆泵工作特性曲线的数值模拟及应用第28卷第4期??????????????????????石油钻采工艺??????????????????Vo.l28No.4??2006年8月????????????????OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY??????????????Aug.2006??文章编号:1000-7393(2006)04-0046-04*魏纪德1,2??吴文祥??曾??艳??郭吉民??林福欣1344(1.大庆石油学院石油工程系,黑龙江大庆??163453;2.大庆油
2、田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆??163453;3.大庆油田有限责任公司井下工程地质技术大队,黑龙江大庆??163453;4.华北油田公司,河北任丘??062552)摘要:通过数值模拟方法定量获得螺杆泵工作特性曲线,评价螺杆泵在不同结构参数、不同工况、不同工作参数下的性能,为选井选泵、优化设计、工况分析与故障诊断提供基础。也是制定螺杆泵工作特性检测标准、评价产品质量、判断油井供排关系是否协调、工况是否合理的主要依据。关键词:螺杆泵;工作特性;数值模拟;应用中图分类号:TE355.5??????———————
3、————————————————————————————————————————文献标识码:A????螺杆泵工作特性曲线是在室内利用螺杆泵水力特性实验装置获得的,由于获得多种实验介质的黏度、工作参数、工况条件具有一定难度,因此室内实验获得的螺杆泵工作特性不能满足实际工况条件。为此,在实验的基础上,通过数值模拟方法定量获得任意介质黏度、工作参数、工况条件下的螺杆泵工作特性曲线,为指导现场实践提供方便。图1??螺杆泵排量特性的??硬特性??和??软特性??1??螺杆泵工作特性曲线分析及模拟1.1??排量特性曲线螺杆泵的排
4、量特性具有一定的??硬特性??和??软特性??。所谓硬特性就是在一定工作压力范围内,泵的排量效率很高且泵的容积效率保持不变。而当工作压力超过定子橡胶的??击穿??压力时,容积效率逐渐下降。当容积效率低于50%~60%时,下降速度明显加快。容积效率随压力的增加而下降的特性就是软特性,如图1所示。??击穿??压力??pk和最大工作压力??pmax的大小取决于泵的结构参数、工作参数和工况环境。而对于排量特性曲线,只要确定??pk和??pmax,就可确定螺杆泵的排量特性。由模拟试验得知,定转子之间的过盈??、工作转速n、工况
5、温度t和介质黏度??是[1]影响单级承压能力的最敏感因素。———————————————————————————————————————————————螺杆泵的单级承压能力??pik可表示为结构参数、工作参数及工况环境等影响因素的函数[2]??pik=f(k,n,??,t,??)??????pk=Z??pik对模拟试验的数据进行分析,不同规格的螺杆泵??pik可用以下公式模拟??pik=kn??v=1-0.250.21t??0.08??(1)螺杆泵排量特性曲线??v????p可用以下公式模拟????p??(??p??
6、??pk)??pk????v=1-??-0.015(??p-??pk)??(??p>??pk)(2)????当??v=0时,可确定??pmax,即????pmax=??pk+———————————————————————————————————————————————0.015(3)式中,Z为泵的级数;n为转子转速,r/min;??为介质动力黏度,mPa??s;??为定转子间初始过盈量,mm;t为工况温度,??;k、??为与泵的结构参数有关的常数,取值见表1;??为与定子橡胶物性有关的常数,对于丁腈橡胶其值为0
7、.05。,即????*作者简介:魏纪德,1965年生。从事机械采油科研工作,现为在读博士研究生,高级工程师。电话:0459-i.5960605,E-mai:lweijide表1??k、??、Km的取值泵型k??KmGLB1200.132.50.8GLB5000.122.42.6GLB8000.110.34.2471.2??负载特性曲线螺杆泵的负载特性表现出与工作压力具有很好的线性关系。液压力作用下的转子扭矩不受工作参数、工况环境的影响,而定转子间的摩擦扭矩对定转子间的过盈、工作转速较为敏感[3]———————————
8、————————————————————————————————————。由试验数据整理分析,转子负载扭矩可用如下经验公式模拟Tr=-30.630.23??p??10+Km??nZ(4)式中,Tr为转子负载扭矩,N??m;e为转子偏心距,mm;D为转子截圆直径,mm;T为转子导程,mm;??p为工作压力,MPa;Km为结构参数,取值见表1。1.
