同轴同驱几何要素非对称双螺杆泵采油技术研究

作     者：吕慧 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王世杰

授予年度：2012年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：潜油螺杆泵 双螺杆泵机构 反旋向 几何要素非对称 同轴驱动 

摘      要：石油作为一种能源，已经无可替代地在世界范围内得到了极为广泛的使用，石油工业也随之日益蓬勃发展。潜油螺杆泵作为一种新兴的石油开采设备已经在石油开采领域占据了一定的市场份额，由于其自身轻便，设备简单，高效，且为无杆型采油设备，在高粘度、高含沙量、高含气量的原油开采中，日益受到采油企业的青睐。 纵然潜油螺杆泵有着无可比拟的有点，但随着石油工业的发展，对石油的产量提出了更高的要求，下潜深度逐渐增加，介质温度不断提高，传统潜油螺杆泵采油系统的整体性能因此受到了极大的挑战，在某些方面已经难以满足在日益严峻的工况下高效率的完成任务。这就要求对传统的潜油螺杆泵采油系统进行改进，力图设计出更完善的生产设备以满足现今生产条件下对螺杆泵的要求。 本文正是基于这样的思想，在充分分析了潜油螺杆泵功能、性能要求的同时，针对目前潜油螺杆泵采油系统在轴向承载能力方面的不足，因为轴承寿命过短而制约ESPCP整个系统使用寿命的问题进行了较为详细的论述，并列举实例计算了潜油螺杆泵采油系统的轴向力，验算了轴承的使用寿命，在此基础上进行了潜油螺杆泵创新结构的设计，即同轴同驱几何要素非对称反旋向双螺杆泵采油装置，该装置利用两个螺杆泵并联组成双进单出的结构，选择正确的旋向和布置方式，使ESPCP系统轴向力受力情况得到明显改善，与此同时还大大提升了潜油螺杆泵的产量。对创新结构的验算证明，该措施在延长螺杆泵采油系统整体使用寿命方面也取得了良好的效果。 最后本文对潜油螺杆泵采油系统的机械传动与控制系统进行了研究。对柔性轴的运动形式转换以及零齿差内啮合传动系统在潜油螺杆泵联轴节中的应用进行了分析，阐述了零齿差内啮合的工作原理，对啮合效率和传动效率也给出了相应的数学模型。对于采油机组的软启动以及突然停机时的防反转技术也分别进行了阐述。