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  • 齿轮泵采油及其配套技术的发展趋势
    发布日期:2018-11-07
    一、齿轮泵的基础理论概述
    上世纪六十年代前苏联对单齿轮泵的工作原理进行了理论和试验,初步确定了齿轮泵的定转子型线方程、转子在定子中的运动规律以及齿轮泵排量特性和转子轴向力的计算方法等。八十年代中后期,华东石油大学和北京石油勘探院学者对单齿轮泵水力机械的基础理论进行了深入,建立了单齿轮泵水力机械螺杆一衬套副平面、空间啮合理论,分析了螺杆一衬套副这对在空间内啮合的共扼曲面的特点。这对共扼曲面满足三个要求即一是能啮合,就是能够满足一般齿形啮合运动的要求;二是能密封,就是齿轮泵衬套之间能够形成多个密封腔室,以充满工作流体;三是能推移,就是随着转子的转动能够使密封腔室连同其中的工作流体连续沿轴向推移,并在推移过程中进行机械能和液压能的相互转化。
    二、齿轮泵工作特性概述
    前苏联对低压头齿轮泵的工作特性进行了理论和实验,在建立了容积损失、机械损失的理论和经验计算模型的基础上,试验分析了齿轮泵结构参数对其工作性能的影响。表明齿轮泵的转子直径、定子导程、偏心距以及定转子间的过盈存在的联系,只有各结构参数维持值的条件下即存在合理值,单齿轮泵才能和长期的工作,并给出了主要结构参数的优比值选择范围。认为定转子间的过盈对单齿轮泵的工作性能有很大的影响,增加过盈量可减少容积损失,但也会加大机械损失。这些理论和试验数据只是适用于低压头齿轮泵,而对于采油用的高压头齿轮泵尚需进行有关的试验和理论工作。
    采油齿轮泵的工作寿命很大程度上取决于定子衬套耐油橡胶的性能,橡胶定子受多种因素的影响,直接影响齿轮泵的工作特性。主要研制和应用丁睛橡胶、丙烯睛含量橡胶和氢化丁睛橡胶三种。普遍采用的是加工工艺稳定的丁睛橡胶及其改性胶。
    在采油齿轮泵工作特性中,还有以下不足:①采油用齿轮泵结构参数、工作参数和实际工况条件下对其工作特性的影响没有系统,试验和验证工作开展得比较少;②对齿轮泵定子衬套的变形规律及其对泵特性的影响没有进行;③从改进结构设计、力学特性角度来提高齿轮泵工作特性方面没有进行与实践;对润滑特性差的介质的齿轮泵和缺乏措施。
    三、齿轮泵采油及其配套技术的发展趋势
    1、齿轮泵采油系统应用的发展趋势
    ①三次采油油井适合齿轮泵采油;②应用齿轮泵采油实现节能、降投资提高采油效益;③用齿轮泵采油从中小排量油井向高产油井扩展;④随着齿轮泵工作特性的改进,齿轮泵采油由浅井向深井采油拓展;⑤齿轮泵采油由直井向定向井拓展;⑥齿轮泵适应润滑特性差的介质。
    2、齿轮泵采油系统的技术发展趋势
    ①齿轮泵定子橡胶在高温高压条件下的溶胀特性、有限元分析泵的温升特性。以此为基础,对泵下井后的工作特性进行修正和验证,使其地满足实际生产条件。以修正后工作特性和油井的产能为依据,进行合理的选择泵型,实现油井产出与齿轮泵举升之间工作制度的协调;
    ②在此基础上,设计、配套齿轮泵采油工艺技术,包括:选择合适的油管、抽油杆,对抽油杆扶正设计及强度校核,选择锚定措施、合理配置驱动电机功率、确定生产参数。使系统设计、合理,,延长检泵周期,提高齿轮泵采油井的运转时率、实现合理举升的配套技术是矿场急需的实用技术;
    ③建立齿轮泵抽油工况下,采出液在抽油杆和油管构成的环空中螺旋流的速度、流量、压降,齿轮泵抽油杆所受采出液的作用力、力矩计算公式并进行试验验证;
    ④齿轮泵工作特性,提高系统效率,延长齿轮泵的使用寿命的技术是当前的;
    ⑤定转子表面改性,适应被抽汲介质润滑特性差的齿轮泵,扩大齿轮泵适应范围是目前阶段的主要内容。
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