全金屬螺桿泵間隙漏失模型

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1、石油科學(xué)通報(bào)2018年9月第3卷第3期：320-331全金屬螺桿泵間隙漏失模型1,21,2*1,231,21,2鄭磊，吳曉東，韓國慶，徐軍，史殊哲，李準(zhǔn)1中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京1022492中國石油大學(xué)—鹽城世宏石油裝備有限公司采油裝備聯(lián)合研究中心，北京1022493鹽城世宏石油裝備有限公司，鹽城224500*通信作者,wuxd308@163.com收稿日期:2017-12-20國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51574256)和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)(2015CB250900)聯(lián)

2、合資助摘要全金屬螺桿泵的定子與轉(zhuǎn)子采取間隙配合方式，其間隙漏失規(guī)律無法沿用傳統(tǒng)過盈配合螺桿泵的方法予以分析?；陂g隙配合方式下螺桿泵腔室間的漏失機(jī)理，借鑒線接觸潤滑理論計(jì)算漏失間隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，應(yīng)用縫隙流動(dòng)原理建立了綜合考慮不同漏失方向的壓差—剪切流動(dòng)漏失模型。通過模型計(jì)算結(jié)果與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比，驗(yàn)證了間隙漏失模型的準(zhǔn)確性。研究表明，特定結(jié)構(gòu)全金屬螺桿泵的排量特性主要受壓差漏失的影響，剪切漏失影響甚微；工作壓差越大，轉(zhuǎn)速、介質(zhì)黏度越小，間隙漏失對排量的影響越嚴(yán)重；全金屬螺桿泵更適用于介質(zhì)黏度較高的油井舉升，實(shí)際應(yīng)用中可通過合

3、理選擇泵級(jí)數(shù)、轉(zhuǎn)速等途徑保證其舉升性能。關(guān)鍵詞全金屬螺桿泵；間隙配合；漏失機(jī)理；縫隙流動(dòng)；壓差—剪切漏失模型0引言(1)金屬定子的成型工藝技術(shù)難度大，間隙配合方式下定轉(zhuǎn)子的整體加工精度要求高，泵產(chǎn)品的生產(chǎn)成本難螺桿泵舉升技術(shù)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方以降低；(2)油井出砂時(shí)，停井后泵內(nèi)可能出現(xiàn)砂埋、[1-2]砂卡等問題，目前有待進(jìn)一步研究適合全金屬螺桿泵便、適應(yīng)復(fù)雜工況等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前已得到廣泛的研究與應(yīng)用。但由于傳統(tǒng)橡膠定子螺桿泵的定轉(zhuǎn)子采的防砂工藝。但總體而言，全金屬螺桿泵因其突出優(yōu)用過盈配合方式，定子襯套為橡膠材料

4、制成，其在耐點(diǎn)仍具備巨大的發(fā)展?jié)摿?，尤其在稠油開采過程中。[3-4]目前國內(nèi)外已陸續(xù)展開全金屬螺桿泵舉升技術(shù)的磨、耐溫、工作壽命等方面存在一定的不足。新型[5][6-9]全金屬螺桿泵應(yīng)運(yùn)而生，其定子與轉(zhuǎn)子均由金屬材油田現(xiàn)場試驗(yàn)，但由于全金屬螺桿泵的誕生相對較料構(gòu)成，且采用合理的間隙配合。全金屬螺桿泵繼承晚，其理論研究仍處于初步階段。與此同時(shí)，由于定了螺桿泵的諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)相比傳統(tǒng)螺桿泵也具有更轉(zhuǎn)子配合方式的差異性，全金屬螺桿泵的漏失規(guī)律及[10-11]強(qiáng)的工作適應(yīng)性：(1)耐高溫，不存在定子溫脹問題，排量特性無法沿用傳統(tǒng)螺

5、桿泵的相關(guān)認(rèn)識(shí)，目前可適用于稠油熱采；(2)耐磨性能好，工作壽命長；(3)有待建立成熟的全金屬螺桿泵間隙漏失模型。不少學(xué)[12-16]井下二次安裝、檢泵等工序簡單，易損件為轉(zhuǎn)子，互者通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究了全金屬螺桿泵換性強(qiáng)；(4)間隙配合工作狀態(tài)下可適應(yīng)較高轉(zhuǎn)速，且的排量特性，但均難以從間隙漏失機(jī)理角度對漏失量[17-18]啟動(dòng)更容易，運(yùn)行更節(jié)能。與此同時(shí)，全金屬螺桿泵予以具體分析。Gamboa等結(jié)合全金屬螺桿泵樣作為一種新型舉升方式，目前也存在一定的技術(shù)難點(diǎn)：品的舉升實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了間隙配合方式下的漏失量引用格式：

6、鄭磊,吳曉東,韓國慶,徐軍,史殊哲,李準(zhǔn).全金屬螺桿泵間隙漏失模型.石油科學(xué)通報(bào),2018,03:320-331ZHENGLei,WUXiaodong,HANGuoqing,XUJun,SHIShuzhe,LIZhun.Theclearanceleakagemodelforallmetalprogressivecavitypumps.PetroleumScienceBulletin,2018,03:320-331.doi:10.3969/j.issn.2096-1693.2018.03.029?2016中國石油大學(xué)(北京)

7、清華大學(xué)出版社有限公司http://sykxtb.cup.edu.cn全金屬螺桿泵間隙漏失模型321計(jì)算方法，方法中阻力系數(shù)和漏失間隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的不????vvty1y2(),直線CD段確定性導(dǎo)致計(jì)算誤差較大；Paladino等[19-20]在Gamboavty()=?(2)??vvty1?y2()，直線AF段的基礎(chǔ)上建立了全金屬螺桿泵間隙漏失簡化模型，πn[21]vD=(3)Nguyen等將此模型拓展到了多頭全金屬螺桿泵，但y160兩者均未考慮螺桿與定子相對運(yùn)動(dòng)引起的剪切漏失影ππnentvty2()=sin(4)響。同時(shí)

8、值得注意的是，Paladino與Nguyen模型仍1530未真正實(shí)現(xiàn)漏失間隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的嚴(yán)格計(jì)算，其中漏失間隙長度來源于數(shù)值模擬的擬合結(jié)果。國內(nèi)馮兆[22][23]生與孟凡國提出了全金屬螺桿泵漏失量計(jì)算方法，但在配合間隙結(jié)構(gòu)與剪切速度的精確計(jì)算方面存在疑問。結(jié)合螺桿泵定轉(zhuǎn)子間的嚙合理論與間隙配合特點(diǎn)，針對