螺杆泵采油容积形态及腔室变化探析

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1、螺杆泵采油容积形态及腔室变化探析摘要：针对油田螺杆泵采油技术认识不足，影响现场应用效果等问题，釆用理论计算及软件分析等方法，对釆油过程中容积形态及腔室形成、数量变化、单级承压能力变化情况，进行了分析研究。关键词：螺杆泵容积形态腔室形成数量变化承压能力螺杆泵采油技术，具冇系统效率高、成本低、可靠性好等优点，在大庆油田广泛应用。与国外相比，国产螺杆泵研究认识不足，导致现场检泵周期较短，适应性较差，不够完善，影响了螺杆泵采油技术的推广［1］。对此，采用理论计算及软件分析等方法，对螺杆泵采油容积形态及腔室变化进行了分析研究。一、螺

2、杆泵容积形态分析1.螺杆泵转子在定子衬套中的运动山于传动轴限制了螺杆的轴向位移，因此转子在定子衬套的运动只是一个平面运动。在衬套的任意断面上，转子沿该断面的衬套长轴做直线往复运动。绘制出z=0平面上衬套断面（z轴由纸面指向下）。将转子装进衬套后,转子木身轴线02刀离衬套中心线0刁距离e,转子截面圆心01,转子轴心,也是转子动中心圆圆心为02,衬套截面圆心0（图1）。图1z二0平面衬套断面绘出同一转子一衬套的任意断面zo图中衬套长轴0M比z=0断面转了角度①，Z二（T/2JI）①，即①=2Jiz/To式中：z为z平面到z二0

3、平面的距离;T为定子导程（图2）。图2z平面衬套断面规定定、转子右旋，因为转子轴线处于同一位置，所以转子中心线02和动中心圆不变，但在断面z中，转子断面圆心沿动中心圆转过角度①1到03,z二（t/2n）①1。式中:t为转子导程。T二2t°所以有：①1二2nz/t二2①。从z二0断面到任意z断面，转子转角为衬套转角的2倍。2.容积形态分析位于螺杆泵的岀口，视线沿着定子轴心向下观察。在某一时刻，取任意衬套断面z二0处。规定定、转子右旋，即同一时刻，z二0断面下方某断面z处的长轴相対于z二0做顺时针旋转。根据①1二2①，因此以1

4、5°为单位，做出一个完整定子导程的不同位置断面图（图3）。图3完整定子导程不同位置断面图因此，螺杆泵容积形态为：图3中所示断面叠加空间体，形成1个完整封闭腔室和2个不完整的局部腔室。二、螺杆泵腔室形成及数量变化1.腔室形成将定子衬套简化为平行线，转子简化为正弦线，绘制定子导程Z二3简化图（图4）,分4种条件，如下：1.1衬套长度为定子导程的整数倍，不存在非完整部分1・2非完整部分〈定子螺距，存在非完整部分1・3非完整部分二定子螺距，存在非完整部分1・4非完整部分〉定子螺距，存在非完整部分图4抽象分析简化图图中可得⑴〜⑷种条

5、件下一个周期内不同时刻封闭腔室数量，见表1。表1封闭腔室数量变化表设封闭腔室数Zm,定子导程数Z,由此可得：⑴、（3L闭合腔室产生、消失同时发生（2）、（4）：闭合腔室产生、消失不同时发牛⑴、（2L条件下：（封闭腔室产生/消失瞬间）⑶、（4）：条件下：（封闭腔室产生/消失瞬间）2.单级承压能力分析图4中，每个封闭腔室由两条点啮合组成的啮合线和线啮合组成的啮合线封闭而成。如A腔室是由a、b、c点处的线啮合线与空间曲线dbc及其相对称的两条点啮合线封闭而成。设Pa、Pb、Pc为A,B,C腔的压力；APim为每一封闭腔室的密封压

6、力，则：结果表明，在b点的线啮合线密封能力是点啮合线密封能力的2倍。设Pout为泵出口压力，Pin为泵入口压力，贝山APim为相邻两封闭腔室压力差，其值与封闭腔室的数量有关。规定2APim为单级承压能力,可得：三、结论1.一个定子导程内容积形态为：1个封闭腔室及2个局部腔室。2.腔室数量变化满足公式①。3•密封能力、单级承压能力满足公式②〜③。4•上述结论阐明定转子所形成的容积形态、腔室数量、压力变化，补充完善了螺杆泵相关基础理论。参考文献[1]陈国栋•薛建泉•蒋媲常规螺杆泵单级密封能力有限元分析[J]・内江科技，2012

7、（1期）：26.[2]赵艳涛探讨螺杆泵井偏磨原因及治理对策[J]・黑龙江科技信息，2012（11期）：58.[3]孔亮.杨钊云•王帧元螺杆泵采油技术的推广与可行性论证[J]・现代测量与实验室管理，2012（2期）：109.作者简介：李智（1987年-），女，东北石油大学，主要从事采油工程及计量检定研究工作。