【摘要】：采油螺桿泵主要是由金屬轉(zhuǎn)子和橡膠定子組成,兩者工作過程中形成連續(xù)的動(dòng)態(tài)密封腔,將原油從吸入端吸入,推送到輸出端,直至輸送到地面。由于采油井況復(fù)雜,常出現(xiàn)高溫、高壓、高含砂、高含氣情形,并含有H2S、CO_2等腐蝕性氣體,螺桿泵定子常發(fā)生溶膠、脫膠現(xiàn)象,使橡膠耐磨損性能下降,從而影響到螺桿泵工作效率及使用壽命。針對(duì)不同的采油工況選擇相應(yīng)的定子橡膠配方是制造螺桿泵的基礎(chǔ),因此定子橡膠配方使役性能的研究已經(jīng)成為采油工程領(lǐng)域前沿性研究課題。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖開展了定子橡膠材料的使役性能的研究,但橡膠在介質(zhì)中溶脹前后的物理化學(xué)變化,摩擦學(xué)行為及摩擦磨損機(jī)理等相關(guān)研究少見報(bào)道。而這一研究卻是定子橡膠合理選材的重要理論和技術(shù)支撐,更會(huì)豐富和發(fā)展橡膠摩擦學(xué)理論與實(shí)踐知識(shí)。本文以采油螺桿泵的金屬轉(zhuǎn)子、橡膠定子摩擦配副作為研究對(duì)象,在實(shí)驗(yàn)室中模擬螺桿泵的實(shí)際工作狀態(tài),建立丁腈基定子橡膠溶脹及磨損試驗(yàn)分析流程,在不同介質(zhì)中對(duì)橡膠試塊進(jìn)行了溶脹、磨損試驗(yàn)。采用不同丙烯腈結(jié)合量丁腈橡膠作為試驗(yàn)對(duì)象,在環(huán)己烷介質(zhì)、通入二氧化碳?xì)怏w的去離子水中及不同溫度原油介質(zhì)進(jìn)行靜態(tài)溶脹和摩擦磨損模擬試驗(yàn),測(cè)定其溶脹量、摩擦系數(shù)和磨損量,并通過對(duì)比分析得到磨損量隨試驗(yàn)條件的變化規(guī)律,再利用紅外光譜分析儀(FT-IR)、核磁共振分析儀以及掃描電子顯微鏡對(duì)丁腈橡膠溶脹老化后化學(xué)元素含量和分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定,并分析溶脹老化及磨損后的表面形貌。本文闡述了定子橡膠溶脹老化、摩擦磨損的復(fù)雜性,探討了溶脹介質(zhì)、丙烯腈結(jié)合量對(duì)丁腈橡膠溶脹老化、力學(xué)及摩擦磨損性能的影響,并深入分析了溶脹老化與摩擦磨損后的化學(xué)組成、表面結(jié)構(gòu)及分子鏈變化,明確了溶脹規(guī)律、磨損機(jī)理,以及溶脹老化與摩擦學(xué)性質(zhì)的交互作用關(guān)系。為了綜合評(píng)價(jià)不同因素對(duì)橡膠溶脹老化及摩擦磨損作用,構(gòu)建了螺桿泵定子橡膠摩擦系統(tǒng)。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)螺桿泵定子橡膠磨損預(yù)測(cè)進(jìn)行初步探討,表明將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于多因素耦合作用下螺桿泵定轉(zhuǎn)子間的摩擦學(xué)特性研究的可行性。所獲得的結(jié)論,為開發(fā)經(jīng)濟(jì)、可靠、長(zhǎng)壽的油井用丁腈橡膠提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論支撐,對(duì)螺桿泵定子橡膠合理選擇具有指導(dǎo)意義,為今后定子橡膠摩擦學(xué)理論系統(tǒng)的建立及新型定子橡膠材料開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:The oil recovery screw pump is mainly composed of metal rotor and rubber stator. During the working process, a continuous dynamic sealing cavity is formed. The crude oil is inhaled from the suction end and pushed to the output end until it is transported to the ground. Because of the complexity of well condition, high temperature, high pressure, high sand content, high gas content, and corrosive gases such as H 2S and CO 鈮，

本文編號(hào)：2483683