螺杆泵井合理转速的确定与应用

摘要:螺杆泵采油转子转速大小直接影响泵的效率和寿命,不同的环境因素、不同的工况、不同的泵结构参数以及泵在不同使用时期下,对泵的特性有不同的要求,那么转速也就有不同的选取。如果选取不合理转速,螺杆泵高效节能优点就发挥不出来,本文从影响螺杆泵转速选取的几个重要因素,从理论和实际应用两方面进行了分析讨论,对螺杆泵转速的合理性进行确定,达到提高螺杆泵井合理化生产的目的。

主题词:螺杆泵合理转速确定

引言

螺杆泵采油技术以其一次性投资少、管理方便、节能效果好等优势,逐渐成为油田注水开采后期一种较为经济有效的机械采油方法之一,尤其适合于稠油、高含气、高含砂油井的开发。在螺杆泵的日常管理中,转速的确定尤为重要,合理的转速应当与油井的的工况及螺杆泵的结构参数相匹配。如果转速选择不当,即会使泵效下降,还会影响泵的寿命。本文针对影响螺杆泵转数的几个主要因素进行讨论,为确定合理转速提供参考依据。

1、螺杆泵井工况分析

螺杆泵的转速应用与油井的工况相匹配,不同的工况对转速有不同的要求。螺杆泵转速影响较大的因素是原油粘度,原油粘度影响泵的充满系数,当泵的转子旋转时,在泵的吸入口处泵的空腔容积逐渐变大,这时,只要有一定压差,原油便可迅速充满空腔。泵的转速越高,流道内液流的轴向速度就越大。若油液粘度较大,则因其流动性差,泵吸入口的水力阻力将变的很大,油液就不能很快充满吸入腔,使泵的容积效率急剧下降。由于油液不能完全充满泵的密封腔以及油液中大量气泡的产生,造成转子、衬套之间的局部干摩擦,并有剧烈的振动和噪声产生,会对泵的寿命产生严重的影响。对于地面驱动的螺杆泵,还要克服抽油杆柱在井中旋转所受到的流体阻力。根据流体力学,假设牛顿流体μ为常量,在等速旋转的条件下,作用在抽油杆上流体转动阻力为:

M=πμd12d22Lω/(d12-d22)(1)

式中,μ为原油粘度,Pa.s;ω为抽油杆旋转角速度,rad/s;L为抽油杆长度,m;d1,d2分别为抽油杆外径、油管内径,m。

由(1)式可见,在粘度较大时,如果转速过高,阻力矩变就很大,不仅会引起泵的机械损失增大,还会对抽油杆的强度造成一定的影响。所以,当抽吸的油液粘度较高时,泵的转速应低些。对于地面驱动的螺杆泵采油系统,常用转速一般为50-200r/min。