【摘要】：螺桿泵采油是油田生產(chǎn)的主要方式之一,目前大慶油田已進(jìn)入三次采油階段,對(duì)螺桿泵的舉升性能和壽命提出了更高的要求。油田采油廣泛使用的是內(nèi)擺線型采油螺桿泵,且理論研究大部分也是針對(duì)內(nèi)擺線型的。內(nèi)擺線型螺桿泵存在壽命短,更換泵的成本高等缺點(diǎn),而外擺線型螺桿泵轉(zhuǎn)子是易損件,這樣作業(yè)成本會(huì)大大降低,因此本文從改變螺桿泵的線型入手對(duì)外擺線型螺桿泵的舉升性能進(jìn)行研究,為外擺線型螺桿泵應(yīng)用到油田生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。根據(jù)短幅外擺線定、轉(zhuǎn)子的骨線方程,運(yùn)用Matlab軟件編程獲得定轉(zhuǎn)子骨線坐標(biāo),在SolidWorks中用取點(diǎn)法繪出骨線并等距出型線,并對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的外擺線型螺桿泵進(jìn)行幾何建模。根據(jù)螺桿泵采油的實(shí)際工況,將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與五種本構(gòu)模型進(jìn)行擬合,選擇Ogden模型作為轉(zhuǎn)子外襯橡膠的本構(gòu)模型并確定了模型參數(shù),再通過(guò)選擇單元類型、網(wǎng)格劃分、接觸對(duì)的建立與邊界條件的設(shè)置等,建立了三分之一導(dǎo)程(包含兩個(gè)完整腔室)的有限元分析模型。利用ANSYS軟件模擬計(jì)算密封帶上的接觸壓力,根據(jù)螺桿泵密封失效準(zhǔn)則,判斷出密封薄弱位置在長(zhǎng)螺旋帶的中部,以該區(qū)域作為研究對(duì)象,研究螺桿泵腔室間的密封和泄漏。在有限元模型的各腔室間施加不同的壓力和壓差,來(lái)模擬螺桿泵有限個(gè)腔室的工況,分別計(jì)算得出螺桿泵有限個(gè)相鄰腔室間的臨界接觸壓力。利用Matlab軟件將有限個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合出臨界接觸壓力隨低壓腔壓力變化的曲線。再根據(jù)螺桿泵內(nèi)各腔室壓力傳遞規(guī)律,計(jì)算出壓力場(chǎng)分布和螺桿泵的舉升壓力。采用控制變量法分別研究偏心距、導(dǎo)程及過(guò)盈量對(duì)外擺線型螺桿泵舉升壓力的影響,得出偏心距、導(dǎo)程和過(guò)盈量的合理取值范圍。綜合考慮摩擦應(yīng)力、等效應(yīng)力和排量,給出各類油井螺桿泵的優(yōu)選原則,并以較大排量較深井為例對(duì)外擺線型單螺桿泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選。
[Abstract]:Screw pump production is one of the main production methods in oil field. At present, Daqing oilfield has entered the stage of tertiary oil recovery, which puts forward higher requirements for lifting performance and life of screw pump. The inner cycloid screw pump is widely used in oil field production, and most of the theoretical studies are also aimed at the inner cycloid type. The inner cycloid screw pump has the disadvantages of short life and high cost of replacing the pump. The rotor of the outer cycloid type screw pump is easily damaged, so the operating cost will be greatly reduced. Therefore, the lifting performance of the external cycloidal screw pump is studied by changing the profile of the screw pump, which lays a theoretical foundation for the application of the external cycloid type screw pump to oilfield production. According to the bone line equation of short amplitude epicycloid stator and rotor, the coordinate of bone line of stator and rotor is obtained by using Matlab software. The bone line and isometric profile are drawn by taking points in SolidWorks, and the geometric model of cycloidal screw pump with different structure parameters is established. According to the actual working conditions of screw pump, the test data are fitted with five constitutive models, and the Ogden model is selected as the constitutive model of rotor-lined rubber, and the parameters of the model are determined. The finite element analysis model of 1/3 lead (including two complete cavities) is established for the establishment of contact pairs and the setting of boundary conditions. The contact pressure of seal belt is simulated by ANSYS software. According to the failure criterion of screw pump seal, the weak position of seal is judged in the middle of long spiral belt. Taking this area as the research object, the seal and leakage between the cavity of screw pump are studied. Different pressure and pressure difference are applied to the finite element model to simulate the working conditions of the finite number of cavity chambers of the screw pump. The critical contact pressure between the finite adjacent chambers of the screw pump is calculated respectively. A finite number of data points were fitted by Matlab software to fit the curve of critical contact pressure changing with the pressure of low pressure cavity. The pressure field distribution and lift pressure of the screw pump are calculated according to the pressure transfer law of each chamber in the screw pump. The influence of eccentricity, lead and interference on lifting pressure of cycloid type screw pump is studied by means of control variable method, and the reasonable range of eccentricity, lead and interference is obtained. Taking friction stress, equivalent stress and displacement into account, the optimum selection principle of various kinds of oil well screw pumps is given, and the structural parameters of the external cycloidal single screw pump with large displacement are selected as an example.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE933.3

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本文編號(hào)：2400009