[00120514]螺杆泵定子橡胶性能评价及定转子过盈优化技术研究

随着螺杆泵举升技术应用推广,螺杆泵采油技术在某些油田区块螺杆泵采油技术暴露出了新的不适应性：螺杆泵在举升某些特殊产出液介质（如三元产出液、高盐度溶液等）以及在特殊井况（深井、高含气和高含砂井）的开采过程中,因为定子橡胶的老化严重和温溶胀过大导致螺杆泵工作状态不稳定,主要表现为高泵效运转时间短,工作扭矩偏大,在不同工况条件下的检泵周期差别较大等问题。 从检泵原因统计表,可以看出,杆、管、泵占螺杆泵总检泵原因的86.7％,其中,转子抱死、泵漏失、杆断、杆脱占36.5％,分析原因主要有： 一、橡胶的老化及温、溶胀,导致橡胶的弹性、硬度、耐磨等指标变化,引起橡胶性能较大改变。 二、橡胶温溶胀较大,初始过盈值选配不合理,导致定、转子过盈值增大,引起负载增加。 另外,通过对大庆油田的生产数据分析,大庆油田螺杆泵生产井沉没度与抽油机井比存在偏高的问题,水驱抽油机井平均沉没度为294m,螺杆泵井平均沉没度为459m,比抽油机井高165m,聚驱抽油机井平均沉没度为334m ,螺杆泵井平均沉没度为487m ,比抽油机井高153m;在检泵周期方面,抽油机井平均检泵周期为739天,螺杆泵井平均检泵周期为603天,比抽油机井短136天。这种高沉没度现状主要以两方面体现：一是螺杆泵提转后,产量不升的现象;二是螺杆泵工作超一年后泵效的下降幅度较大,分析认为这种现象主要与定子橡胶性能和螺杆泵的型线优化设计相关。 国内外针对螺杆泵的这种应用中的问题,主要开展了以下方面的研究： 1)主要研究螺杆泵定子用的橡胶在不同的工况条件下的特性,并根据橡胶在螺杆上的特性,对橡胶进行分类使用,分类的标准主要以：介质、温度、原油重度及含水率等等,从国内的螺杆泵橡胶的使用来看,并没有对此进行深入研究,由其在大庆油田的螺杆泵使用过程中,对橡胶的分类还不是很全面,主要是以井深为依据,按硬度不同对橡胶的使用做出了规定。 2)螺杆泵系统仿真理论研究的目的在于建立实际工作条件下的螺杆泵定转子动力学三维有限元分析模型,着重研究温度和介质对定子型线和螺杆泵举升性能的影响,总结出一般的规律和机理;在此基础上研究基于橡胶材料温度和介质敏感特性的螺杆泵定转子型线设计方法,并为过盈优化配泵提供有力的理论基础。这些螺杆泵的基础理论研究,在国外已经达到到了一定的高度,近年来,加拿大有关的专家已开展了螺杆泵定转子漏失机理方面的有限元分析研究,而在国内,这方面的技术和人才显然要落后于国外。 针对上述问题,开展了针对定子橡胶性能评价及定转子过盈优化技术研究,进过六年多的持续攻关,对原有的橡胶标准及评价方法进行完善和修订,建立起适用于螺杆泵定子橡胶的综合性能评价方法,并指导螺杆泵橡胶在不同介质中的应用,用有限元方法对螺杆泵三维模型进行力学计算,从理论上给出了螺杆泵定子型线的变化规律,并有效指导螺杆泵定转子过盈值的优化及泵型选配设计。现场试验应用436口井,与同区块的常规泵相比,水驱区块平均泵效高20.5个百分点,工作扭矩降低11.3个百分点 ,聚驱区块平均泵效高13.6个百分点,工作扭矩降低16.4个百分点;开发出12项拥有自主知识产权的产品,申请专利7项（已获发明专利4项）,发表论文18篇,编制2项标准及3项规范,创经济效益3.66亿元。从技术和管理两方面取得五项创新,为油田螺杆泵高效生产提供了技术保证。