為了合理配置螺杆泵井的(de)生產參數,使井和泵匹配,基於螺杆(gǎn)泵溫度場以及(jí)泵內流體壓力分布規律(lǜ),以定子工作條件和泵舉升性能為依據,建立了地麵驅動螺(luó)杆泵井方案校核方法,繪製了(le)方案校(xiào)核圖版。將生(shēng)產方案劃分為“合理(lǐ)方案區”、“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,提出了高效點和係統效率曲線相結合的生產參數優選方法(fǎ),並(bìng)以真實油井為例進行了(le)計算分析。結果表明:高轉速和高下泵深度會增加定子溫度和泵舉升高度,當其超過螺杆泵的臨界使用值時即會引發(fā)“燒泵”和泵“擊穿”現(xiàn)象。在現場應用中應根據(jù)方案校核圖版上的高效點和係(xì)統效率曲線優選最佳生產參數(shù)組合,避開燒泵區和泵“擊穿”區(qū),以延長螺杆泵井(jǐng)的檢泵周期,提高經濟效益。
地麵驅動螺杆泵井采油技術作為一種新興的人工舉升方(fāng)式,因其具有較高的適應性,在國內外油田(tián)得到了廣泛的應用。“十二五”期間(jiān),國(guó)內螺杆泵的自主研發已成熟配套,但在現場實際應用(yòng)中,因對螺杆泵的特性和井的生產(chǎn)能力認識不足,導致螺杆泵(bèng)井的(de)生產參(cān)數(shù)選擇不合理(lǐ).目前,地麵驅動螺杆泵井運行(háng)麵臨的最大問題是燒(shāo)泵現象(xiàng).如何提高泵(bèng)的壽命,延(yán)長檢泵周(zhōu)期是石油工作者亟需解決的問題[2].近(jìn)年來,國內(nèi)外專家(jiā)學者在(zài)井(jǐng)泵的匹配以及螺杆泵井(jǐng)的(de)診斷與自動調控係統的開發方麵做(zuò)了大量的工(gōng)作(zuò),取得了一定的成果.筆者前期對螺杆泵定轉子溫度場分布(bù)以及泵內流體(tǐ)壓(yā)力(lì)和溫(wēn)度的(de)分布規(guī)律進行了研究.文中在(zài)此基(jī)礎上建立地麵驅動螺杆泵係統工況校核方法,對不同生產參數組合進行校核分析,根據係統效率曲(qǔ)線優選最佳生產參數組合,並將計算(suàn)結果繪製成方案校核圖版。
1、數學模型
1.1、定子生熱率模型
螺杆泵定子襯套橡膠具有黏彈性,在其變(biàn)形過程中,一部分能量被儲存,另一部分能量被損耗轉化(huà)成熱量(滯後生熱),使溫度升高.轉子旋轉過程中單位時間內(nèi)定(dìng)子單元體(tǐ)產生的熱量,即平均節點生熱率為
地麵驅動螺杆泵井合理生(shēng)產參數配(pèi)置方法

式中:E'為黏彈性材料(liào)在形變過程中由於彈(dàn)性變形而儲存的能量,即(jí)儲(chǔ)能模量(liàng),E'=σ0/ε0cosα,MPa;E″為黏彈性材(cái)料在形變過程(chéng)中由於黏性變形(不可逆)而損耗的能量,即損耗模量,E″=σ0/ε0sinα,MPa;n為轉子轉速,r/s;σ0為定子襯套節點的最大(dà)應力,MPa;ε0為定(dìng)子襯(chèn)套節點的最(zuì)大應變;α為黏彈性材料(liào)在(zài)形變過程(chéng)中應力落後於應變的角度,即滯後角,rad。

1.2、摩擦生熱模型
螺杆泵定轉子(zǐ)之間為過盈配合,轉子自轉的同時在定子(zǐ)型(xíng)腔(qiāng)內做周期往複運動(dòng),轉子1個轉動周期內定轉子摩擦產生的熱量(liàng)為
地(dì)麵驅動螺杆泵井合理生產參數配置(zhì)方法
結論
1)通過對螺杆泵定、轉子(zǐ)溫度,泵內流(liú)體壓力和溫度耦合求解,還原了實(shí)際生產條件下螺杆泵的井下工況.
2)基於定子溫(wēn)度要求和泵舉升性能要求,建立了螺杆泵井生(shēng)產方案安全校核方(fāng)法(fǎ).將螺杆泵井生產方案劃分為“合理(lǐ)方案區”、“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,繪(huì)製了方案校核圖版(bǎn).
3)隨著下泵深度和轉速增大,螺(luó)杆泵定子溫度和增壓幅度上升,當其高於臨界值時,則(zé)會出現“燒泵”或(huò)泵“擊穿”現象.借助新繪製的校核圖版,可以避開“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,並能選擇最佳生產參數組合.