应用螺杆泵工作特性曲线优化设计_图文

1、应用螺杆泵工作特性曲线优化设计杨金贤 , 王少波(大庆油田有限责任公司 第九采油厂 , 黑龙江 大庆 163853摘要 :通过螺杆泵的工作特性曲线 , 分析影响螺杆泵工作特性的主要因素 , 并根据我厂油田实际 情况对螺杆泵井过盈量 、 泵深等进行优化设计 , 尽可能使螺杆泵在螺杆泵工作特性曲线的高效区工作 , 通过在试运行期间对生产参数进一步优化调整 , 使螺杆泵与采油井之间合理匹配 , 从而达到发挥油井产 能的目的 。关键词 :螺杆泵 ; 工作特性曲线 ; 优化设计 1前言螺杆泵生产过程中 , 曾出现定子与转子抱死 、 定 子橡胶脱落 、 杆柱断脱和举升能力不足等现象 , 造成 螺杆泵早期失

2、效 。 经分析认为 , 除产品质量问题外 , 还与螺杆泵井的施工设计密切相关 。 如果油井的供 液能力强 , 而泵的排量小 、 扬程高 , 和总效率低 , 热 , 会加速橡胶老化 。 , 的排量过大 , 胶急剧升温 , , 增加了定转子之间的摩擦力 , 在摩擦热不能及时散发的情况下 , 极易导致橡 胶烧焦或定转子抱死 , , 造成螺杆泵早 期失效 因此 , , 就必 , 泵的容积效率 、 系统效率及扭矩与举升高度之 间的关系 , 该曲线反映了泵的工作特性 , 也是螺杆泵 的设计 、 制造与合理应用的重要依据 。 下图为通过实 验绘制的典型螺杆泵的工作特性曲线 。3螺杆泵工作特性的影响因素分析影

3、响螺杆泵工作特性因素很多 , 主要有两个因 素 :一是定子与转子间的过盈量 ; 二是转子的转速 。 3. 1过盈量的影响螺杆泵的工作原理决定了要保证一定的泵效 ,就必须使定 、 转子表面的接触线保持充分密封 , 而密 封的程度取决于转子与定子间的过盈量 。 因此 , 过盈 量的大小直接影响泵效的高低 。 一方面 , 过盈量大可 获得较高的泵效 , 但是抽油杆的扭矩增加 , 易出现油 管 、 抽油杆断脱现象 , 并且定子橡胶磨损加剧 , 影响7内蒙古石油化工 2009年第 16期收稿日期 :2009-05-21泵的寿命 ; 另一方面 , 过盈量小虽然不易出现上述问 题 , 但泵的容积效率过低 ,

4、 将降低泵的系统效率 。 因 此 , 要对过盈量进行合理地选择 。 所谓合理的过盈 量 , 就是在能够保证一定的举升压力和容积效率条 件下的过盈量值 。3. 2转子转速的影响转子的转速决定了螺杆泵的排量 , 在油井产能 允许的条件下 , 转子的转速越高 , 排量就越大 。 但是 , 转速越高 , 抽油杆的离心力就越大 , 抽油杆的弯曲振 动就越严重 , 抽油杆接箍与油管内壁的摩擦力也就 随之增大 , 同时 , 举升高度也将因沿程损失的增加和 定子橡胶磨损的加速而下降 。 因此 , 转子的转速不宜 过高 。除了上述两个因素之外 , 还应注意粘度的影响 。 一方面 , 粘度增加使得漏失量减小 ,

5、有利于提高泵的 容积效率和系统效率 ; 另一方面 , 粘度的增加将使流 动阻力增大而降低泵的充满程度和举升高度 , 泵的 容积效率和系统效率也随之降低 。 同时 , 泵的摩擦增 大将增加阻力扭矩 。4螺杆泵井优化设计, 高效区和低效 区 。 , 必须通过泵 型的合理选择 、 过盈量值的确定 、 泵深的优化设计 等 , 来实现这一目的 。4. 1泵型选择螺杆泵额定压力包括三部分 :流程干线回压 ; 泵举升液体产生的压力 ; 产液在井下油管内流 动产生的沿程阻力损失 。螺杆泵的压头 : P =P a -P 吸 =P d +P z +P m -P h -P c 螺杆泵的公称排量按下面的公式计算 :q

6、 = Q (1440n ×106根据泵的额定压力以及泵的单级承压 , 求出泵 的级数 ; 根据泵的排量 , 选择泵的公称排量 。 然后将 泵的公称排量与级数相结合 , 组成一个理想泵型 (如 :120-27型螺杆泵 , 如果实际泵型中不包括理 想泵型 , 则将所选泵型的公称排量或级数适当加大 , 选与理想泵型最接近的标准泵型作为最佳泵型 。 4. 2过盈量值的确定螺杆泵在井下工作时 , 其过盈值主要由三部分 组成 :一是给定的初始过盈值 ; 二是热膨胀造成的过 盈值 ; 三是橡胶在原油中 , 由油溶胀造成的过盈值 。 由于我厂龙虎泡油田平均油层中深 1520m , 油 层 温度 69

7、 , 通过取样做定子橡胶与原油物性配伍 性实验 , 发现螺杆泵定子橡胶溶胀率较高 , 如果按常 规油田过盈量值配泵 , 将易发生卡泵现象 , 为此 , 根 据实验结果将原过盈量值由 0. 450. 55mm 确定为 适合于龙虎泡油田的 0. 30. 4mm 。4. 3泵深设计泵深设计应依据油井产能及供液能力综合考 虑 。 油井的供液能力可以用该公式表示 :Q =J (L -H 沉 -L 静 , 由此作出油井供液能力曲线 , 曲线表明 油井的日产液量与动液面深度成正比 , 由此可根据 油井预计产能 , 来预测油井的动液面深度 , 动液面深 度加上沉没度即得泵深 。泵深计算公式 :L =Q J +

8、 H 沉 +L 静 。其中泵的沉没度一般控制在 200300m 之间 。 4. 4锚定工具设计态 , 避免支撑卡瓦造成油管易弯 。 生产参数的优化螺杆泵采油管柱经过优化设计 , 其工作状态落 在高效区 , 但整个系统的机械效率并不一定最高 , 在 螺杆泵开井试运行期间 , 要随时注意动液面变化 , 根 据油井的动液面及产量合理调整螺杆泵的转速 , 在 保证油井产能的前提下 , 最大限度地将工作点调整 到系统效率最高点附近 。通过对螺杆泵井进行优化设计 , 并现场推广应 用 9口井 , 平均泵效达到 62. 0%, 目前已见到较好效 果 。5结论通过分析螺杆泵工作特性曲线 , 影响螺杆泵 工作特性因素主要是定子与转子间的过盈量和转子 的转速 。螺杆泵井优化设计可以保证螺杆泵的正常工 作沉没度 , 改善定转子之间的润滑条件 , 从而提高螺 杆泵的使用寿命 , 延长油井的运转周期 。通过螺杆泵采油井泵型的优选及生产参数的 优化调整 , 可以保证螺杆泵的工作点处于高效区 , 进