煤层气开采用单螺杆泵的技术研究

发布时间：2020-01-31 12:40

【摘要】：煤层气排采有很多工艺,其中单螺杆泵排水采气工艺有着一定优势,但在我国的开采中也存在一定问题。本文就是通过分析煤层气开采中存在的问题,提出解决措施,并对单螺杆泵结构进行改进,设计出了煤层气专用单螺杆泵。单螺杆泵在工作中经常出现泄漏和磨损等现象,为了分析其运动方式、定子变形规律和接触磨损情况,所以对设计的单螺杆进行运动特性和力学特性研究具有重要的意义。煤层气井不同于油井,其煤浆中杂质较多,气液比高,并且前后期产水量变化大。针对这些特点,本文提出了改进螺杆泵结构参数,设置气水分离器和变频调速器等措施去应对,最终设计出了煤层气专用单螺杆泵。单螺杆泵中转子的运动规律是复杂的,为了得到转子上各点的位移、速度、加速度的变化规律,本文首先通过理论分析,得到了转子各点的运动方程;接着通过SolidWorks软件建立了单螺杆泵的三维模型,并运用COSMOSMotion的运动仿真功能实现了转子的运动,并得出了转子运动时各点的位移、速度和加速度曲线。为了分析单螺杆泵定子在各种内压下的变形情况,本文对均匀内压和非均匀内压下的定子进行了有限元分析,并得到了不同情况下的位移变形、应力分布和剪应变分布云图。本文还对接触情况下的单螺杆泵进行了有限元分析,得出了在不同位置时单螺杆泵的位移变形、应力分布和剪应变分布云图。最后,本文借用ANSYS的有限元分析,对单螺杆泵的结构进行了优化设计选取。
【图文】：

单螺杆泵,大庆油田,缸套,螺杆泵

功研究出了地面驱动单螺杆泵，并通过增设减速机构，降低螺杆泵的转速，延长了单螺杆泵的寿命，由于单螺杆泵具有投资小，适应性强，效率较高等优点，其应用越来越普遍[32][33][34][35]。在我国，大庆油田率先引用单螺杆泵，通过对产品的研究试验，大庆油田已可自主开发出成熟的地面驱动单螺杆泵采油技术。从现场的应用结果，，也说明了螺杆泵在大庆油田的后继开发中确实有一定的优越性[36]。2.2 单螺杆泵的结构类型以及作用原理2.2.1 单螺杆泵的结构单螺杆泵主要由转子和定子组成，转子由金属构成，为了保证其表面的光滑性和硬度，一般要对转子进行表面抛光和表面镀铬处理。定子是由缸套和浇铸在缸套内的橡胶衬套共同组成，缸套和构成衬套的橡胶主要是通过粘结剂连接在一起。下图 2-1 为转子的结构图和一断面图。

结构图,定子,定子衬套

第二章单螺杆泵的基本原理螺杆，又称转子，从上图 2-1 可以发现，转子的任一截面都是半径为 R 的圆。转子的形状我们可以看作一半径为 R 的圆绕着转子本身的轴线 O Z2，做偏心距为 e 的螺旋运动形成的，其螺距（导程）为 t。下图 2-2 为定子衬套的结构图，定子衬套简称为定子，其截面形状为由两个长度为4e的直线段和两个半径为R的半圆所组成的长圆形。定子的双线内表面可以看作是由该截面绕定子衬套的轴线 O Z旋转，并按一定的导程T = 2t做螺旋运动所形成的[37]。
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH327

【参考文献】