单螺杆泵采油井系统效率优化研究

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２ 下泵深度对单螺杆泵采油系统效率的影响 ． ３
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作者 简介 ：王艳萍 （ ８一）女， １ ０ ９ 河北邯郸人， 科 ， 本 助理工程
师，大连莫依诺泵业有限公司 。 设计员。
３ 一 ■ 技术 交流 ６
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２ 第１ 石１ 化 ４备 ０１ 工 卷 油年 设 和
１ 单螺杆泵井采油技术
油 田采 油 用 的 单 螺 杆 泵 是 单 螺 杆 式 水 利 机 械 的一 种 。 结构 由定 子 和 转 子 组 成 的螺 旋 状 过 盈 配 合 组 成 。
通 过 研 究 影 响 单 螺 杆 泵 井 系 统 效 率 的 因素 ，
找 出单螺杆泵采油井 的高效工作参数 ，以此为基 础 对 单 螺杆 泵 采 油 井 进 行 优 化 设 计 。通 过 泵 深 的 合 理 选 择 、泵 型 的优 选 、下 泵 深 度 的合 理 设 计 ， 使 泵 的 工 作 点落 在 单 螺 杆 泵 工 作 特 性 曲线 的高 效
区内。
２影响单螺杆泵井采油性 能的因素
２１ 速对 单 螺杆 泵井 采 油系统 效 率 的影响 ．转 单 螺 杆 泵 的转 速 与泵 效 有 直 接 的关 系 ，直 接 影 响 着 单 螺 杆 泵 采 油 系 统 的 效 率 。转速 的变 化 对 能 量 损 失 分 配 的 影 响 至 关 重 要 。单 螺 杆 泵 的 能量 损失主要为容积损失和机械损失 。由文献…【 可 ３ 知 ，其 容积 效率 和机械 效 率 的计算 公 式分别 为 ：
［ 词］单螺杆泵；采油井 系统；转速 ；配合 间隙；下泵深度 ；温度；优化设计 关键
单 螺 杆 泵 采 油 在 石 油 开 采 中作 为 一 种 重 要 的 机 械 举升 方 法 ，具 有 明显 的特 点和 优 势 ，近 年 来 在 应 用 数 量 与 水平 上 呈 明 显 的上 升趋 势 。 为改 善 单 螺 杆 泵采 油 系统 的 配套 工 艺 技 术 ，使 单 螺 杆 泵 采 油 系 统 效 率 最 佳 ，本 文 在 理 论 上 详 细 分 析 了 影 响 单 螺 杆 泵 系 统 效 率 的 因 素 ， 以系 统 效 率 为 目标 进行 单螺杆泵采油系统的优化 设计，使泵 的工作 点最大 限度地趋近系统效率最高点 ，使单螺杆泵 与 采 油 井 达 到 合 理 匹 配 ，提 高 油 井 产 能 ， 延长 油 井 的检 修周 期 。
单螺杆泵 的容积效率随转速的增大而提 高， 而 机械 效 率 随转 速 的增 大 而 有 所 降 低 。显然 ， 当 转速 增大 时 ，容 积效 率也 较 高，而机 械 效率稍 低 ，但总效率仍较 大。所 以，从提高泵效的角度 出发 ，泵 的转速 应尽 可能 取得大 一些 。
２２定 子与转 子 的配合 间 隙对采 油系 统效 率 的影 响 ． 单 螺杆 泵在 结构 上 是 由 刚性 转 子 （ 般 由钢 一 材 、陶 瓷 等 材 料 制 成 ）与 弹 性 定子 （ 般 由工 业 一 橡 胶 或 塑 料 等 材 料 制 成 ）在 相对 运 动 时形 成 密 闭 容 腔 ［；其 工 作原 理 为转 子绕 着距 定子 中心一 定偏 ４ ］ 心 值 （值 ）进行 类 似 的行 星 运动 ，在此 过 程 中所 ｅ 形 成 闭合 容 腔作 轴 向移 动 ，从 而 带 动介 质 从入 口 处输送 到 出 口处 。 单 螺 杆 泵 定 子 与 转 子 间 的运 动 是 啮合 运 动 ， 定 子 与 转 子 间 的 间 隙过 大 使 单 螺 杆 泵 相邻 两 ，会 级连 通 ， 即某 一级 失去 举 升 能 力 ；相 反 ， 间 隙过 小或者过盈量过大 ，会使啮合运动发生干涉 。 单 螺 杆 泵 定 子 与 转 子 间 的过 盈 值 直 接 影 响单 螺 杆 泵 的 工 作扭 矩 、单 级 工 作 压 差 和 输 送 介质 的 漏 失 量 。过 盈 值越 大 ， 单 螺杆 泵 的工 作 扭 矩 也越 大 ，介 质 漏 失 量 越低 ， 单 级工 作 压 差 就 越 高 ；过 盈 值 越 小 ， 单 螺杆 泵 的 工作 扭 矩 越 小 ，单 级 工作 压 差也 越低 ，单螺 杆 泵 的扬程 越低 【。单螺 杆泵 在 ５ 】 井 下 工 作 时 的 总 过 盈值 包括 一 单 螺 杆 泵 给 定 的初 始过盈值、由热膨胀和原油溶胀造成 的过盈值 。
时 ，需考 虑 如下 约束 条件 Ｅ【。 Ｔ８ ］］ （ ）油井产 能 需求 １
单 螺 杆 泵 的下 泵 深 度 是 单 螺 杆 泵 举 升 性 能 的 重要指标 ，其合 理性直接影 响油井 的举升效率 以 及 单 螺 杆 泵 的使 用 寿 命 。单 螺 杆 泵 采 油 井 一 般 下 泵 越 深 ，要 求 的举 升 压 头 越 大 ， 同时 管 柱 及 杆 柱 受 力越 大 ，对杆 、管 的强度 要求越 高 。 合 理 的 沉 没 度 要 求 能 够 克 服 泵 吸 入 口的 流 动 阻力 ， 以消 除 充 液 不 足 对 泵 效 的影 响 ，减 少 气 体 对泵效 的影响 ，使下泵深度合理 。另外 ，沉没度 影 响油井产量和井底流压 。沉没度与油藏条件、 油井 产 量 、抽 汲 参 数 及 流 体 物 性 等 因素 有 关 ，为 各 种 影 响 因素 的综 合 指 标 。泵 的合 理 沉 没 度 、确 定 下 泵 深 度 应 与 油 井 有 效 生 产 相 结 合 。根 据 单 螺 杆 泵 的特 征 曲线 ，为 提 高 效 率 ，泵 的 下 入 深度 应 小于单 螺杆 泵理 论扬 程 的２３ ／。
式 中： ｑ ． 积效 率 ； ｒ ． 容 ｌ 机械 效率 ；Ｋｖ 积 ． 容 损 失系 数 ；Ｋ 机 械 损 失系 数 ；ｅ ６。 一 ， ，Ｄ，Ｔ单 ＿ 螺杆 泵 的结 构系 数 ，ｍ；ｎ单 螺杆 泵 的转速 ，ｒ ； ． ／ ｓ ｐ． 液密 度 ， ；Ａ，Ｅ，Ｔ ， Ｂ一 油 ｏ 常数 ；ｃ油液 的 ． 比热 ，Ｊ ｋ ・）；Ｐ 泵压 ，Ｎ ｍ ／ ｇｋ） ． （ ／ 。
第 １ 期 １
． ５． ３
单螺杆泵采油井系统效率优化研究
王艳萍 ，鲍敬 国
（ 大连莫依诺泵业有限公司 ，辽宁 大连 １ ６ ０ ） １０ １
［ 要】本文分析了影响单螺杆泵采油井系统效率的因素，以系统效率为目 摘 标进行了单螺杆泵采油系统的优化设计，使泵 的工作点最 大限度地趋近 系统效率 最高点，使单 螺杆 泵与采油井达到合 理 匹配，提 高油井产 能，延 长油 井的检修周期 。