金属定子采油螺杆泵举升性能研究
发布时间：2021-08-18 16:37
螺杆泵采油系统作为非常重要的采油人工举升方式,已得到广泛的研究和应用,传统的螺杆泵定子衬套由橡胶材料制成,难以适应热采油井中高温和腐蚀性的工作条件,一种新型的定子和转子都由金属制成的金属定子螺杆泵,可对这些复杂的工作条件具有很好的适应性,因此研究金属定子螺杆泵的举升性能对于油田采油提高泵效、降低成本,具有重要意义。本文分析了金属定子单螺杆泵的结构特点,研究了金属定子螺杆泵的相关线型理论及其工作原理,总结出金属定子螺杆泵结构参数和工作参数对于螺杆泵举升工作性能可能造成的的影响,并通过对金属定子螺杆泵两种间隙结构的分析,采用缝隙流常见模型的流量计算公式推导出金属定子螺杆泵间隙的泄漏量计算公式,利用计算流体动力学软件（CFD）对金属定子螺杆泵流场模型进行数值模拟,采用动网格技术定义流场的边界运动及变形,模拟流场运动变化过程,通过计算得出金属定子螺杆泵在纯液态介质下工作下压力场和速度场变化过程,以及金属定子螺杆泵在不同压差、介质粘度、转速、定转子间隙值下的泄露情况,并与推导出的公式进行验证,由于采油过程中介质经常是油气混合的状态,金属定子螺杆泵定转子又采用间隙配合的方式,因此研究气液两相介质下...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属定子螺杆泵举升工作示意图
图 2-2 单头金属定子螺杆泵不同位置定子内腔截面图 2-2 所示，定子内腔截面形状形成旋转循环变化的过程，同时定子化过程也代表了转子在定子内部公转的过程。转子的自转加上绕定子中，从而这样的内壁形状与转子表面啮合形成循环推移的腔室，完成介质作。 金属定子螺杆泵的线型理论金属定子螺杆泵是由定子和转子组成，转子在定子内腔内做行星运动腔的曲面和转子的表面曲面啮合形成一个个密封腔室，并由于运动的室沿轴向空间移动，实现介质的举升[32]。定-转子的啮合运动过程是整个采油螺杆泵系统的核心，而定转子的啮其型线的形成直接关联，对螺杆泵的研究，研究其线型的形成原理是必主要研究的是单头的金属定子螺杆泵，采油单螺杆泵定转子正视横截面是摆线（也可称作螺杆泵的骨线）及其共轭曲线向外等距曲线得到的单头的金属定子螺杆泵的转子可视为，半径为R的圆（转子截面的半径偏心距为e,螺距为T的螺旋线连续运动所留下的轨迹部分，与之相啮合
距离被定义为动点剧e,滚圆r1半径与e的比定义为摆线的变幅系数k[34]，如图2-3;图2-3 内摆线的形成（包心法）图2-4 金属定子螺杆泵转子空间曲面投影示意图T 为一个转子的导程；e 表示转子偏心距；R 为转子的半径，β是位于转子截面圆上的某一点绕转子中心旋转的角度,即为转子自转角度；α 是位于转子截面圆上的某一点绕定子中心啮合轴旋转的角度，即为转子公转的角度,采油单螺杆泵定子骨线或转子骨线大多是摆线线型,摆线即为骨线，一个圆的圆心在摆线上以一个固定的半径沿着摆线移动，从而形成的等距线即是定子或者转子端面的型线，即得到了定转子的共轭曲线，就可以等距出对应的定子转子轮廓线型[35]。转子和定子端面型线的不同形状代表了不同头数的单螺杆泵,定子转子端面型线头数2:1时,即为单头螺杆泵
【参考文献】：
期刊论文
[1]全金属螺杆泵单相流体漏失规律[J]. 郑磊,吴晓东,周朝,岑学齐,李浩楠,李华昌. 大庆石油地质与开发. 2018(01)
[2]螺杆泵参数与泵型匹配探究及模板建立[J]. 谢凡玲. 石油石化节能. 2017(12)
[3]基于VOF模型与动网格技术的油气悬架气液两相流数值模拟[J]. 张沙,谷正气,赵敬凯,徐亚,伍文广. 中国机械工程. 2016(15)
[4]全金属单螺杆泵结构优化设计[J]. 李增亮,石白妮,鲁佳琪,赵传伟. 石油机械. 2013(12)
[5]全金属螺杆泵工作特性实验研究[J]. 陈舟圣,刘志龙,杨万有,牛贵锋,刘海英. 石油钻采工艺. 2012(05)
[6]螺杆泵内部压力分布规律研究[J]. 叶卫东,郭玉双,杜秀华,宋玉杰. 科学技术与工程. 2009(11)
[7]基于VOF模型与动网格技术的两相流耦合模拟[J]. 童亮,余罡,彭政,余江洪,肖金生. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2008(04)
[8]金属螺杆泵特性研究[J]. 熊建新,陈次昌,魏存祥. 石油矿场机械. 2008(07)
[9]基于ANSYS的湿式外包钢加固梁有限元分析[J]. 范涛,丁南生,徐湘涛. 四川建筑科学研究. 2008(01)
[10]用于重油和热采井中的金属螺杆泵之技术发展现状[J]. 周颉来,王锦华. 国外油田工程. 2007(04)
博士论文
[1]螺杆泵的动力学机理和三维数值模拟技术研究[D]. 曹刚.中国科学技术大学 2009
[2]单螺杆泵螺杆—衬套副型线研究[D]. 宋玉杰.大庆石油学院 2008
[3]螺杆泵工作特性研究及应用[D]. 魏纪德.大庆石油学院 2007
硕士论文
[1]双螺杆压缩机内部流场特性的分析与研究[D]. 张秀琴.陕西理工大学 2017
[2]单螺杆泵流场数值模拟及结构参数优化研究[D]. 董小桠.西南石油大学 2016
[3]偏心回转油气混输泵内部流场的数值模拟及优化设计[D]. 李洋.西南石油大学 2016
[4]螺杆泵采油系统设计[D]. 于丹丹.东北石油大学 2015
[5]管道气液两相流流型及热—流—固耦合数值模拟研究[D]. 阮龙飞.长江大学 2015
[6]螺杆泵内部流场分析及三维数值模拟研究[D]. 初同龙.东北石油大学 2014
[7]全金属单螺杆泵定转子间隙对泵性能影响的研究[D]. 孟凡国.青岛科技大学 2014
[8]平直管段下不同直径管道车运移时的缝隙流流速特性研究[D]. 井元昊.太原理工大学 2014
[9]全金属单螺杆泵泄漏机理研究[D]. 冯兆生.中国石油大学（华东） 2013
[10]基于动网格技术的高速液压缸动态过程流场数值模拟[D]. 沈洋.武汉科技大学 2013
本文编号：3350241
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属定子螺杆泵举升工作示意图
图 2-2 单头金属定子螺杆泵不同位置定子内腔截面图 2-2 所示，定子内腔截面形状形成旋转循环变化的过程，同时定子化过程也代表了转子在定子内部公转的过程。转子的自转加上绕定子中，从而这样的内壁形状与转子表面啮合形成循环推移的腔室，完成介质作。 金属定子螺杆泵的线型理论金属定子螺杆泵是由定子和转子组成，转子在定子内腔内做行星运动腔的曲面和转子的表面曲面啮合形成一个个密封腔室，并由于运动的室沿轴向空间移动，实现介质的举升[32]。定-转子的啮合运动过程是整个采油螺杆泵系统的核心，而定转子的啮其型线的形成直接关联，对螺杆泵的研究，研究其线型的形成原理是必主要研究的是单头的金属定子螺杆泵，采油单螺杆泵定转子正视横截面是摆线（也可称作螺杆泵的骨线）及其共轭曲线向外等距曲线得到的单头的金属定子螺杆泵的转子可视为，半径为R的圆（转子截面的半径偏心距为e,螺距为T的螺旋线连续运动所留下的轨迹部分，与之相啮合
距离被定义为动点剧e,滚圆r1半径与e的比定义为摆线的变幅系数k[34]，如图2-3;图2-3 内摆线的形成（包心法）图2-4 金属定子螺杆泵转子空间曲面投影示意图T 为一个转子的导程；e 表示转子偏心距；R 为转子的半径，β是位于转子截面圆上的某一点绕转子中心旋转的角度,即为转子自转角度；α 是位于转子截面圆上的某一点绕定子中心啮合轴旋转的角度，即为转子公转的角度,采油单螺杆泵定子骨线或转子骨线大多是摆线线型,摆线即为骨线，一个圆的圆心在摆线上以一个固定的半径沿着摆线移动，从而形成的等距线即是定子或者转子端面的型线，即得到了定转子的共轭曲线，就可以等距出对应的定子转子轮廓线型[35]。转子和定子端面型线的不同形状代表了不同头数的单螺杆泵,定子转子端面型线头数2:1时,即为单头螺杆泵
【参考文献】：
期刊论文
[1]全金属螺杆泵单相流体漏失规律[J]. 郑磊,吴晓东,周朝,岑学齐,李浩楠,李华昌. 大庆石油地质与开发. 2018(01)
[2]螺杆泵参数与泵型匹配探究及模板建立[J]. 谢凡玲. 石油石化节能. 2017(12)
[3]基于VOF模型与动网格技术的油气悬架气液两相流数值模拟[J]. 张沙,谷正气,赵敬凯,徐亚,伍文广. 中国机械工程. 2016(15)
[4]全金属单螺杆泵结构优化设计[J]. 李增亮,石白妮,鲁佳琪,赵传伟. 石油机械. 2013(12)
[5]全金属螺杆泵工作特性实验研究[J]. 陈舟圣,刘志龙,杨万有,牛贵锋,刘海英. 石油钻采工艺. 2012(05)
[6]螺杆泵内部压力分布规律研究[J]. 叶卫东,郭玉双,杜秀华,宋玉杰. 科学技术与工程. 2009(11)
[7]基于VOF模型与动网格技术的两相流耦合模拟[J]. 童亮,余罡,彭政,余江洪,肖金生. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2008(04)
[8]金属螺杆泵特性研究[J]. 熊建新,陈次昌,魏存祥. 石油矿场机械. 2008(07)
[9]基于ANSYS的湿式外包钢加固梁有限元分析[J]. 范涛,丁南生,徐湘涛. 四川建筑科学研究. 2008(01)
[10]用于重油和热采井中的金属螺杆泵之技术发展现状[J]. 周颉来,王锦华. 国外油田工程. 2007(04)
博士论文
[1]螺杆泵的动力学机理和三维数值模拟技术研究[D]. 曹刚.中国科学技术大学 2009
[2]单螺杆泵螺杆—衬套副型线研究[D]. 宋玉杰.大庆石油学院 2008
[3]螺杆泵工作特性研究及应用[D]. 魏纪德.大庆石油学院 2007
硕士论文
[1]双螺杆压缩机内部流场特性的分析与研究[D]. 张秀琴.陕西理工大学 2017
[2]单螺杆泵流场数值模拟及结构参数优化研究[D]. 董小桠.西南石油大学 2016
[3]偏心回转油气混输泵内部流场的数值模拟及优化设计[D]. 李洋.西南石油大学 2016
[4]螺杆泵采油系统设计[D]. 于丹丹.东北石油大学 2015
[5]管道气液两相流流型及热—流—固耦合数值模拟研究[D]. 阮龙飞.长江大学 2015
[6]螺杆泵内部流场分析及三维数值模拟研究[D]. 初同龙.东北石油大学 2014
[7]全金属单螺杆泵定转子间隙对泵性能影响的研究[D]. 孟凡国.青岛科技大学 2014
[8]平直管段下不同直径管道车运移时的缝隙流流速特性研究[D]. 井元昊.太原理工大学 2014
[9]全金属单螺杆泵泄漏机理研究[D]. 冯兆生.中国石油大学（华东） 2013
[10]基于动网格技术的高速液压缸动态过程流场数值模拟[D]. 沈洋.武汉科技大学 2013
本文编号：3350241
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