全金属螺杆泵工作特性试验模拟与评价

全金属螺杆泵的定转子采用间隙配合方式,其工作特性无法沿用传统螺杆泵的相关认识。为此,基于间隙配合方式全金属螺杆泵的结构特点与工作原理,提出了理论排量的修正计算方法;对不同工作条件下的排量、负载和效率等工作特性开展了室内试验研究,绘制了相应的工作特性曲线;结合能量损失评价,提出了保证工作性能的相关方法。分析结果表明:全金属螺杆泵的排量、轴功率及泵效等受工作压差、转速和泵级数等因素的综合影响,特定工况下存在性能最佳的工作区域;适当提高转速以及泵级数可实现较高的工作效率,同时可满足相对更高的举升扬程需求;全金属螺杆泵的容积损失与机械损失随工作压差和转速的变化呈相反变化趋势,但提高转速对容积效率的有利影响明显大于对机械效率的不利影响,实际生产中可将合理选择转速作为保证工作性能的有效途径。所得结论对全金属螺杆泵井的举升设计及实际生产具有一定的参考。

全金属螺杆泵间隙漏失模型

全金属螺杆泵的定子与转子采取间隙配合方式,其间隙漏失规律无法沿用传统过盈配合螺杆泵的方法予以分析。基于间隙配合方式下螺杆泵腔室间的漏失机理,借鉴线接触润滑理论计算漏失间隙结构参数,应用缝隙流动原理建立了综合考虑不同漏失方向的压差—剪切流动漏失模型。通过模型计算结果与室内实验数据的对比,验证了间隙漏失模型的准确性。研究表明,特定结构全金属螺杆泵的排量特性主要受压差漏失的影响,剪切漏失影响甚微;工作压差越大,转速、介质黏度越小,间隙漏失对排量的影响越严重;全金属螺杆泵更适用于介质黏度较高的油井举升,实际应用中可通过合理选择泵级数、转速等途径保证其举升性能。

热采高温井全金属螺杆泵举升技术及其适应性

为克服传统橡胶定子螺杆泵应用于热采高温井的局限性,全金属螺杆泵举升技术应运而生。为深入认识这一新型举升技术,基于间隙配合方式的基本结构分析了全金属螺杆泵的工作原理及技术特点,开展了全金属螺杆泵工作特性室内实验研究。实验结果表明,全金属螺杆泵具有较好的抽稠能力、高转速适应性及高扬程举升能力。该泵更适用于但不仅限于较高黏度介质的举升情况,低黏介质举升过程中可将合理提高转速作为保证举升能力的有效途径,热采高温井实际生产过程中需根据油井生产动态进行转速的实时调整。全金属螺杆泵举升技术满足注采一体化配套工艺要求,现场应用效果显著,具有广阔的发展前景。

全金属螺杆泵机械特性与节能分析

全金属螺杆泵在定转子间隙配合状态下工作,其机械特性与传统过盈配合螺杆泵存在明显差异。基于重载、空载特性实验,提出了全金属螺杆泵负载扭矩的经验计算方法,分析了不同条件下全金属螺杆泵的机械性能及节能效果。研究表明:全金属螺杆泵工作过程中,泵内摩擦扭矩随着工作压差、转速的增大呈线性递增趋势,且存在由泵自身结构决定的极限机械效率;工作压差越小、转速越高、介质黏度越大,越有利于泵排液,但是对泵的机械性能产生不利影响,实际应用中需综合考虑。相比于传统螺杆泵,不同工作条件下全金属螺杆泵的节电率总体超过20%,具有较大的节能潜力。