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隔膜(mó)泵淺析地麵驅動螺杆泵井合理(lǐ)生產參(cān)數

 為了合理配置螺(luó)杆泵井的生產參數,使井和泵匹配,基於螺杆泵溫度場(chǎng)以及泵內流體壓力分布規律,以定子工作條件和泵舉升性能為依(yī)據,建立了地麵驅動螺杆(gǎn)泵井方案校核方法,繪製了方案校核圖版。將生產方案劃分為“合理方案區”、“燒泵區”和“泵(bèng)‘擊穿’區(qū)”,提出了高效點和係統效率曲線相結合的生產參數優選方法,並以真實油井為例進行了計算分析。結果表明:高轉速(sù)和高下泵深(shēn)度會增加定子(zǐ)溫度和泵舉升高(gāo)度,當其超過(guò)螺(luó)杆泵的臨界使用值時即會引發“燒(shāo)泵”和泵(bèng)“擊(jī)穿”現象。在現場應用中應根據方案校核圖版(bǎn)上(shàng)的高效點和係統效率曲線優選(xuǎn)最佳生(shēng)產參數組合,避(bì)開燒泵區和泵“擊(jī)穿”區,以延長螺杆泵井的檢(jiǎn)泵周期,提高經濟效益。


    地(dì)麵驅動螺杆泵井采油技術(shù)作為一種新興的人工舉升方式,因其(qí)具有較高的適(shì)應(yīng)性,在國內外油田得到了廣泛的應用。“十二五”期間,國內(nèi)螺杆泵的自主研發已成熟配套,但在現場實際應用中,因對螺(luó)杆泵的(de)特性(xìng)和井(jǐng)的生產能力認識不足,導致螺(luó)杆(gǎn)泵井的生(shēng)產參數選擇不合理.目前,地麵驅動螺杆泵井運(yùn)行麵臨的最大問題是燒泵現象.如何提高泵的壽命,延長檢泵周期是石(shí)油工作者亟需解決的問(wèn)題[2].近年來,國內外專家學者在井(jǐng)泵的匹配以及螺杆泵井的診斷(duàn)與自動調控係統的開發方麵做了大量的工作,取得了一定的成果.筆者前期對螺杆泵定轉子溫度場分布以及泵內流(liú)體(tǐ)壓力和溫度的分布(bù)規律進行了研究.文中在此基(jī)礎上建立地麵驅動螺杆泵(bèng)係統(tǒng)工況校核方法,對不同生(shēng)產參數組(zǔ)合進行校(xiào)核分析,根據係統效率曲線優選最佳生產參數組合,並將(jiāng)計算結果繪製(zhì)成方案校核圖版。


    1、數學模型


    1.1、定子生熱率模型


    螺杆泵定(dìng)子襯套橡(xiàng)膠具(jù)有黏彈性(xìng),在其變形過程中,一部分能量被儲存,另一部分能量被損耗轉(zhuǎn)化(huà)成(chéng)熱量(滯後生(shēng)熱),使(shǐ)溫度升高.轉子旋轉過(guò)程中單位時間內定子(zǐ)單元體(tǐ)產生的熱量,即平均節點生熱(rè)率為


    地麵驅動螺杆泵井合理生產(chǎn)參數配置方法

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    式中:E'為黏彈(dàn)性材料(liào)在(zài)形變過程中由於彈性變形而儲存的能量,即儲能模量,E'=σ0/ε0cosα,MPa;E″為黏彈(dàn)性材料在形變過(guò)程中由於黏性變形(不可逆)而(ér)損耗的能量,即損(sǔn)耗模量,E″=σ0/ε0sinα,MPa;n為轉(zhuǎn)子轉速,r/s;σ0為定子襯套節點的最大應力,MPa;ε0為定子襯套(tào)節點的最大應(yīng)變;α為黏彈性材料在形變過程中應力落後於應變的(de)角度,即滯後角(jiǎo),rad。

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    1.2、摩擦生熱模型


    螺杆(gǎn)泵定轉子之間為過盈配合,轉子自(zì)轉的同時在定子型腔內做周期(qī)往複運(yùn)動,轉子1個轉動周期內定轉子摩(mó)擦產生的(de)熱量為


    地(dì)麵驅動螺杆泵井合理生產參數配置方法


    結論


    1)通過對螺杆泵定、轉子溫度,泵(bèng)內流(liú)體壓力(lì)和(hé)溫度耦(ǒu)合求解,還原了實際生產條件下螺杆泵的(de)井下(xià)工況.


    2)基於定子(zǐ)溫度要求和泵舉升性能要求(qiú),建立了螺杆泵(bèng)井生產方案安全校核方法.將螺(luó)杆泵井生產方案劃分為“合理方案(àn)區”、“燒泵區(qū)”和“泵‘擊穿’區”,繪(huì)製了方案校核圖版.


    3)隨著(zhe)下泵深度和轉速增大,螺杆泵定子溫度和增壓幅度上升,當其高於臨界值時,則會(huì)出現(xiàn)“燒泵”或泵“擊穿”現(xiàn)象.借助新繪製的校核圖版,可以避開“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,並能選擇最佳生產(chǎn)參數組合.


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