螺杆泵采油容积形态和腔室变化探究

1、螺杆泵采油容积形态和腔室变化探究摘要：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，采用理论计算及软件分析等方法，对 采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，具有系统效率高、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、螺杆泵容积形态分析1.螺杆泵转子在定子衬套中的运动由于传

2、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，转子本身轴线02z离衬套中心线oz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1 z=0平面衬套断面绘出同一转子一衬套的任意断面z0图中衬套长轴0m比 z=0断面转了角度，z= （t/2 ji ），即=2“z/t。式中： z为z平面到z=0平面的距离；t为定子导程（图2）。图2 z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

3、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1到03, z= （t/2 ji ）1。式中: t为转子导程。t=2to所以有：l=2“z/t=2。从z=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出口，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=0处。规定定、转子右旋，即同 一时刻，z=0断面下方某断面z处的长轴相对于z=0做顺时 针旋转。根据1=20,因此以15°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

4、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=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，存在非完整部分图4抽象分析简化图图中可得种条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：、：闭合腔室产生、消失同时发生、：闭合腔室产生、消失不同时发生、（2）：条件下：（封闭腔室产生/消失瞬间）、（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

5、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abc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；pim为每一封闭 腔室的密封压力，贝1：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，贝叽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。3密封能力、单级承压能力满足公式。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.薛建泉蒋擾常规螺杆泵单级密封能力有 限元分析j.内江科技，2012 （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