直驱电动机与等壁厚螺杆泵的合理匹配.pdf

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1、产品■直驱电动机与等壁厚螺杆泵的合理匹配宋敏(大庆油田有限责任公司第六采油厂)摘要采用直驱电动机驱动等壁厚螺杆泵，可取得更好的节能效果。文中通过直驱驱动技术与等壁厚螺杆泵合理匹配理论分析研究，建立数学模型，确定了给定螺杆泵泵型的条件下，装机功率、转速与系统效率的关系，编制直驱电动机与等壁厚螺杆泵匹配优化图版，找出各种泵型理想系统效率对应的转速及装机功率，并通过现场试验，有效提高了螺杆泵井的系统效率。关键词螺杆泵直驱等壁厚系统效率D0I：10．3969／i．issn．2095-1493．2012．03．016效率，给出适合该泵型的较为理

2、想的系统效率时对1前言应的转速及装机功率。目前国内外直驱螺杆泵驱动技术已经成熟，该2．1转速项技术以其节能效果明显、运行稳定性好和防反转当前油井产量Q下的正常生产转速、泵效技术先进在油田得到了广泛应用。等壁厚螺杆泵改公式：善了常规螺杆泵定子橡胶薄厚不均、膨胀量不同，O／1440pv：=—一—(1l)J导致机械效率降低的情况。两种技术的应用使得螺gr杆泵举升工艺的发展迈向一个新的台阶，结合两种1+而fwPo技术的优势，即采用地面直驱螺杆泵驱动技术驱动77v盟等壁厚螺杆泵举升原油，可以取得更好的降本增效z+丽fwPo。288000

3、b一I

4、D(1一)效果。因此，开展直驱与等壁厚螺杆泵合理匹配技(2)术研究，对于螺杆泵举升工艺的发展和完善具有重式中：要的现实意义⋯。——转子正常生产转速，r／min；2直驱电动机与等壁厚螺杆泵的匹配关系9——螺杆泵转子每转理论排量，m／r；77——螺杆泵的泵效；直驱驱动技术与等壁厚螺杆泵的匹配优化关系主要指电动机装机功率、转速与等壁厚螺杆泵泵型B——原油体积系数；的优化匹配。以系统运行效率的高低作为评判依——井液含水率；据，研究给定等壁厚螺杆泵泵型的条件下，装机功』D。——原油密度，kg／m；率、转速与系统效率的关系，找出该泵型对应的较——

5、水密度，kg／m；为科学合理的匹配功率和转速。P——泵入口压力。MPa；对于某一井况，给定油井的基本生产参数，如Pb——饱和压力，MPa；产量、动液面、含水及等壁厚螺杆泵的泵型等。根R——生产气油体积比；据给定条件，计算得出该井的正常生产转速、扭T。——吸入口处流体温度，℃；矩、最优的装机功率及系统效率，在此基础上考虑Z——天然气压缩因子。调整参数的影响，改变转速、装机功率，计算系统2．2扭矩作者简介：宋敏，2001年毕业于大庆石油学院，石油工程专业，工螺杆泵运转过程中，光杆受5种扭矩的作用，程师，从事电泵螺杆泵管理及节能技术研究，E

6、—mail：songminl@即螺杆泵的有功扭矩、衬套与螺杆间的摩擦扭矩、petrochina．eom．en．地址：黑龙江省大庆油田第六采油1-32~技术大队，163114。抽油杆与井液间的摩擦扭矩、抽油杆与油管问的摩己口f己年第j期石油石化节能f37_Equipment&Product擦扭矩及抽油杆(扶正器)与油管内壁间的摩擦扭M4=(D2+／',pD~Isin(9)矩，即M=M1+M2+M3+M4+M5。式中：2．2．1螺杆泵的有功扭矩厂——摩擦系数；螺杆泵的有功扭矩M公式：D——抽油杆接箍直径，m；Ml：×10(3)P——抽油杆

7、材料密度，kg／m；式中：D。——螺杆泵转子截面直径，mm；Ap——螺杆泵出口和入口的压差，MPa。a——井斜角。△p=Pl—po2．2．5抽油杆(扶正器)与油管内壁间的摩擦扭矩螺杆泵入口和出口压力公式：当前油井产量下，抽油杆(扶正器)与油管内壁P。=pf一(LL—L)pxgx10(4)间的摩擦扭矩M为：P1=。+(L—H。+h)pIg×10(5)M5：krM3(10)式中：式中：Pf——井底流压，MPa；k——比例系数，可取为1．8。LL——射孑L井段顶端距地面的距离，m；最大产量下，即最大转速时螺杆泵光杆受到的L——下泵深度，m；

8、最大扭矩为：PI——油井中液体密度，kg／m；M：M1+M2+M3+M4+M5(11)P。——油压，MPa；2．3装机功率的选择H。——螺杆泵定子长度，m；装机功率的选择应在保证油井可能最大产量前提下，选择额定功率最优即最经济的电动机。h——液体沿油管向上流动时的沿程阻力损最大产量下光杆功率P。：失，m。2．2．2衬套与螺杆间的摩擦扭矩公式Ppm=等M×10。。(12)M2=M。+M+M(6)因螺杆泵采油系统为直流无刷永磁电动机直接式中：驱动，此时电动机的最大输出功率即为光杆功率：M。、M、M——分别为衬套与螺杆间的初始P。：P。，P

9、为电动机输出功率，kW。则所过盈所产生的摩擦扭矩、由衬套热胀而产生的摩擦需电动机功率为：扭矩、由衬套溶胀而产生的摩擦扭矩。经试验研究，泵的初始过盈所产生的摩擦扭矩尸=壶(13)叩r与初始过盈量成正比，而与螺杆的转速成反比