第十五章_多相混输泵技术

双螺杆多相泵的设计问题。
双螺杆多相泵转子型线及刀具研究。 密封、润滑、冷却及其附机配套技术的研究。
三、双螺杆泵工作原理与性能
3.1 工作原理
图1 双螺杆混输泵工作原理图
3.2
3.2.1
性能特性
流量
图2 双螺杆混输泵流量示意图
3.2.2
压力
图3 理想双螺杆混输泵压力分布示意图
3.2.3
地面设施的合并
卫星油田的经济发展
1.6

多相泵的分类
旋转动力泵－螺旋轴流泵
容积式泵－双螺杆泵
双螺杆泵对多相介质具有良好的增压效果、可靠性高，是世界各 国研发的重点。
二、国外发展现状

法国石油研究院( IFP) 开发了一种旋转动力式多相流混输 泵。特点是采用螺旋线叶轮与导叶配合，气液混合物沿轴 向流动，输送混合物的干度范围为0～0.95，相对应的叶 轮入口气液比从0到18 (体积比)。经工作台试车后，进行 现场试验，在实际工作条件下该泵安全运行5000小时。
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第十五章 多相混输泵技术
中国石油大学
李玉星
一、引言
1.1

几个概念
两相流－油、气。
三相流－油、气、水。
多相开采系统－油井产生的油、气、水（有时还含有砂、天然气 水合物和蜡等）混合物通过管线输送到中央处理装置的过程。
1.2
传统输送方法
液－泵加压继续输送
井口
短距离输送 然后进行相分离
气－压缩机加压继续输送


计算步骤
1、根据要求的排量Q和输送介质情况选定的容积效率η ，求出理 论排量Qt；

2、参考已有的非密闭螺杆泵参数和螺杆螺纹特征，初步设定螺
杆的直径D=2R、螺杆数、圈数m及螺旋升角α ； 3、确定螺杆截面的特性参数 ；



4、根据理论排量Qt和截面特性参数λ ，计算螺杆外径；
5、确定非密闭螺杆间隙δ 6、确定泵所需要的功率。

我国在这方面还处于整机引进和原理机试制阶段。大庆、 胜利等油田已引进了陆上用的双螺杆混输泵，累了一定的 实践经验。有关科研单位也开始了混输泵的探索性研制工 作，在双螺杆多相泵的设计、试验研制及多相流的数值计 算等方面做了大量的工作，已完成了模型机的试验。但混 输技术的研制开发工作仍面临一系列的技术难题：
常运行。
5.3

非密闭螺杆齿型及设计原理
确定非密闭螺杆泵负荷性质的几何因素
螺纹深度
螺距 断面形状
图4 非密闭螺杆齿型参数
r－螺纹根圆半径 R－顶圆半径
5.3.1

各参数之间的关系及物理意义
螺旋升角α＝0时，螺杆截面齿形为矩形；α≠0时，螺杆截面齿形 为梯形。α对流量Qt的影响不大，α增大时，排量Qt有所增大。

当螺杆外径D取定，即R=D/2时，r/R=0.4～0.7。 Qt和r/R之间呈
抛 物线关系， 排量Qt随r/R降低而增加 。

螺矩为t，t/R=0.5 ～1.5，排量Qt正比与螺距t。
5.3.2

设计方法
已知条件 η－泵的机械效率 γ－多相流体中液体的流动粘度 H－泵的进出口压差 Q－混输系统要求的排量
1.3
多相混输技术
井口 ຫໍສະໝຸດ Baidu相泵加压输送致目的地
1.4

使用多相泵的目的
减小设备的资金成本和复杂性 消除油水管线和气体管线的分离 边际油田的开发 提高产量 减小重量和空间需求（海上应用） 减少气体水和物 延长油藏开采期限 减小井口回压
1.5

多相泵的经济影响
通过减小井的回压可以增加产量

螺杆齿形及泵结构设计
油气混输泵的主要工作元件－－螺杆。
泵设计的要害问题－－螺杆齿形及杆与套的间隙。
5.2

双螺杆泵输送多相流介质的特点
油气比影响排量
多相输送可减低泵的内泄漏量，提高泵的效率
轴向力太大、轴承早期破损 用同步齿轮实现主动螺杆向从动螺杆传递运动
在吸入腔下面设计一较大的存液区，当发生段塞流，保证泵的正

雷斯特利滋公司的第一台多相泵于1993 年应用于墨西哥 湾，现在可提供转子直径96～365mm、最大排量为 1650m3/h，含气率最高可达100 %的双螺杆泵。

日本Natl 石油公司和日本九州大学的学者K. Egashira 等 对泵内回流量与螺杆参数的关系做了定性研究，建立了回 流量的数学模型，分析了回流量与压差、含气率及转速等 因素的关系。现场试验证明双螺杆泵即使在气塞相当严重 的情况下也能很好工作，对多相介质有良好的增压效果。


价格比轴流混输泵低；
重量、尺寸较大。
4.2
优势
多相泵用于油田的开发，很大的优势就是降低总投资。表现在两
个方面：

与传统所用的先气液分离，后分别增压输送的两套独立系统相比， 多相混输仅需一套增压输送系统即可满足要求；

探头压力被降低，提高了单井采油率，减少了开井口数。
五、多相混输泵的设计
5.1
效率
泵对气液做功之和 效率 泵的扭矩
四、双螺杆泵的特点
4.1

特点
适合中小流量(10 ～1000m3/h)和低中高各种压差(0～10MPa) ； 具有硬特性，即在进口参数或扬程发生变化时，流量基本不变； 工作适应性广，可输送0～100%范围内任何含气率的流体； 运转平稳可靠，能在宽广的转速范围内保持高效，适合变频驱动； 允许输送介质中含泥沙及杂质；

鲍曼公司在80 年代中期开始研制多相泵，1988～1992年 在突尼斯试制成功，1992年开始市场销售，作为陆上泵已 被广泛采用，特别适合于近海油田的海上平台。潜水泵也 在开发研制，其ME型、MW型、MHP 型和MPC 型系列泵 已在中国、美国、加拿大、突尼斯、委内瑞拉、德国等国 家的陆上和海上油田应用，并取得良好效果。