螺杆泵橡胶定子配方的优化

青岛科技大学硕士学位论文螺杆泵橡胶定子配方的优化姓名：陈红申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：杜爱华20080613螺杆泵橡胶定子配方的优化作者：陈红学位授予单位：青岛科技大学相似文献(8条)1.期刊论文王霞.朱臣昌.陈玉祥.侯铎.WANGXia.ZHUChen-chang.CHENYu-xiang.HOUDuo纳米CaCO3与聚氯乙烯对采油螺杆泵定子橡胶材料(NBR)的改性研究-弹性体2007,17(4)采油螺杆泵定子所使用的传统橡胶材料为丁腈橡胶(NBR).但采油螺杆泵工作条件十分苛刻,如高温、高压、工作时间长、磨蚀性介质、周期性挤压力等等,传统的定子橡胶已临近其性能极限.本文主要讨论纳米CaCO3和PVC树脂对丁腈橡胶的改性效果,综合提高丁腈橡胶的强度、耐油、耐磨等性能,通过改性使得丁腈橡胶能够满足采油螺杆泵定子材料的性能要求.实验表明:PVC树脂及CaCO3均能提高丁腈橡胶的硬度、强度、塑性和耐油性能,它们的共用对橡胶增强效果显著,纳米CaCO3对丁腈橡胶在强度及耐油性方面的改性更加显著,而在耐磨性方面的提高不及PVC树脂.2.期刊论文陈玉祥.王霞.周松.侯铎.CHENYu-xiang.WANGXia.ZHOUSong.HOUDuo用氧化锌晶须改善稠油冷采中螺杆泵定子的综合性能研究-弹性体2007,17(1)螺杆泵采油已成为油田开采常用的举升方式,特别是在普通稠油带砂冷采中有较重要的应用.现今所用的螺杆泵绝大部分是国产的,普遍存在的一个较严重的问题:定子橡胶材料的性能问题.使用螺杆泵开采的稠油中,常常含有较多的细粉砂,这就要求定子的橡胶材料具有较强的耐磨性,但同时又不能太硬,否则将影响转子的转动.目前国产泵寿命在3～5个月左右.针对影响丁腈橡胶存在的力学性能、耐磨性和尺寸稳定性不高等问题,讨论了氧化锌晶须对NBR硫化胶综合性能的补强效应,探讨了ZnO晶须在不同添加量下的综合性能,得出氧化锌晶须最佳添加量为10份时,复合丁腈橡胶的综合性能最好.3.期刊论文王霞.陈玉祥.周松.曾明友.肖庆国.王小红.丁锐.WANGXia.CHENYuxiang.ZHOUSong.ZENGMingyou.XIAOQingguo.WANGXiaohong.DINGRui采油用螺杆泵定子橡胶及其性能的改进-材料导报2005,19(11)针对提高采油螺杆泵工作寿命的问题,介绍了国内外螺杆泵定子橡胶材料的类型和近年来丁腈橡胶改性研究的新进展,有利于定子橡胶性能的进一步改进.4.期刊论文陈玉祥.王霞.周松.李春福.曾明友.何显儒.丁锐.CHENYu-xiang.WANGXia.ZHOUSong.LIChen-fu.ZENGMing-you.HEXian-ru.DINGRui提高螺杆泵定子橡胶材料寿命的分析与研究-排灌机械2005,23(4)介绍了采油螺杆泵的结构和工作原理.针对提高采油螺杆泵工作寿命的问题,通过对螺杆泵工作原理和工作寿命影响因素的分析,框述了近年来国内外螺杆泵定子橡胶新材料的特点和螺杆泵结构的优化设计方法,研究并采用了活化的硅酸盐矿物与以丁腈橡胶为主要成分的复合材料,来制备出高性能的活化硅酸盐复合材料.该材料的各项性能均高于羧基丁腈橡胶及通用丁腈橡胶.5.期刊论文王霞.陈玉祥.景步宏.张志东.WANGXia.CHENYu-xiang.JINGBu-hong.ZHANGZhi-dong用氧化锌晶须改善稠油冷采中螺杆泵定子的耐磨性能-弹性体2006,16(4)随着采油工艺技术的不断发展,螺杆泵采油技术在稠油出砂冷采中得到了普遍应用,并取得了巨大的经济效益.但在生产过程中,螺杆泵易因砂磨而失效.这主要是由于砂子的存在,使得泵中的元件发生缓慢的剪切作用,从而造成螺杆泵持续使用寿命平均为10～12月.通过螺杆泵的工作原理,分析了定子在工作过程中的受力状况,列出了造成螺杆泵磨损的因素,得出了螺杆泵的磨损分布规律,进而分析了螺杆泵橡胶定子在稠油携砂冷采中的磨损机理,最后提出了在传统的螺杆泵生产材料丁腈橡胶的基础上,用氧化锌晶须对其进行改性来提高螺杆泵在稠油冷采工况下的耐磨性.6.期刊论文宋玉杰.温后珍.孟碧霞.SongYujie.WenHouzhen.MengBixia单螺杆泵截面型线参数对定子磨损的影响-润滑与密封2010,35(3)分析了单螺杆泵定子的磨损方式,依据丁腈橡胶的磨损规律,分析了单螺杆泵接触点相对滑动速度与接触角在钢转子与丁腈橡胶定子在啮合过程中的变化规律.结果表明,提高流动接触点相对滑动速度和降低固定接触点综合曲率能有效降低定子磨损.7.期刊论文陈兆梅.钱昊金属定子单螺杆泵的可行性探讨-油气田地面工程2004,23(8)螺杆泵采油技术以其独特的优势已经在大庆油田得到了认可.目前虽然螺杆泵从排量到型号已发展了很多,但定子材料比较单一,目前在用的大多数是以丁腈橡胶为衬套的定子.8.学位论文刘玉螺杆泵采油技术的优化设计与应用2004地面驱动螺杆泵采油技术是80年代发展起来的一种新型机械采油技术。螺杆泵兼有离心泵液流平稳和容积泵效率高的特点，具有自身的优势和广泛的应用前景，在国内外得到了推广应用。针对地面驱动螺杆泵采油系统应用中存在的问题，提出了地面驱动螺杆泵抽油井节点系统优化设计及校核方法。该设计是以整个油井生产系统为研究对象，以各子系统的协调为基础，以油井的生产能力为依据，以油井的产油量为目标。采用节点系统分析方法，进行抽油井的优化设计，能够充分发挥油层和抽油设备的潜力。地面驱动螺杆泵抽油井生产系统主要由油层、井筒和抽油设备三部分组成。油层的工作特性由综合IPR来描述；井筒中流体的流动遵从多相管流规律；抽油设备用来向井筒中流体提供能量，其自身组成一个复杂的机械系统。可通过正确地选择泵型和设计抽油参数来控制、调节油井的生产，使得抽油设备系统与油层和井筒的能力相协调，在高效、安全的基础上获得较高的产油量和经济效益。地面驱动螺杆泵抽油井节点系统优化设计内容包括：确定油井的生产能力、确定抽油井生产系统的工作参数、确定油井的产量及有关辅助设备、确定套管气释放时机等。地面驱动螺杆泵抽油井节点系统优化设计软件系统中的生产参数调整子系统是以油层的生产能力和设备的工作状况为基础，对油井生产系统的工作参数进行调节，以使油井能更高效、经济地生产。其基本原理和理论基础与优化设计完全相同，只是对优化模型中的部分约束条件进行人为的干预，使其达到设计者的要求。地面驱动螺杆泵抽油井节点系统校核则是以目前正常生产的油井为研究对象，分析其工作状况，为生产管理者对油井的认识提供帮助；另一方面，地面驱动螺杆泵抽油井节点系统软件中所采用的主要计算模型与系统优化设计中的基本相同，通过校核软件的计算结果与现场测试资料进行对比，对本项目软件的计算模型起到验证作用。对油井流入动态关系进行了研究。油井流入动态关系是采油工程优化设计的基础，它以产量随流压变化的形式提供了油井自喷和各种人工举升设计的边界条件。由于油井流入动态既反映油层能量供给来源，又反映能量传递方式，因此流入动态关系取决于油藏类型、油井特征和开发方式。对于饱和油藏、注水开发或天然水驱的油藏，流体向井流动将呈现不同的动态关系，因此研究方法和流入动态理论既包括两相流动又涉及三相流动体系。现有的研究表明，只要油藏类型、开发方式或油井类型不同，其流入动态就发生相应变化，同时还可以进一步推断蒸汽吞吐井流入动态也应该具有不同于常规开采井的特征。流入动态方程的共同特点是其无因次模型的统一性和实用性，这种特点保证充分利用目前油井的生产资料或尽可能少的测试资料来获得油井的产能关系。井筒多相管流计算模型包括压力梯度计算模型、井筒温度场计算模型、流体物性参数模型。有关井筒两相流动研究主要利用Orkiszewski方法、Duns和Ros方法、Beggs-Brill方法等。由于流体的物性参数是压力和温度的函数，当流体沿井筒上升时，不断向周围岩石散热，温度逐渐降低，流体的物性参数发生变化。因此多相垂直管流中的沿程压力梯度不是常数，在计算压力梯度的同时，需要确定沿程温度分布。由于流体性质沿井筒随压力和温度发生变化，且井筒结构存在差异，因此产热当量和井筒传热系数也将沿井深发生变化，实际计算中将井长划分若干井段进行处理。流体物性参数模型的研究包括原油的API°、原油密度ρo、溶解气油比、压缩系数co、体积系数Bo、原油粘度μo、水的粘度μw、水的表面张力ρw、天然气粘度μg、天然气的压缩因子Z等。地面驱动螺杆泵生产系统优化设计理论包括抽油杆柱强度理论和抽油杆柱轴向力的计算。地面驱动螺杆泵生产系统在正常工作条件下，杆柱同时承受轴向力和扭矩的作用，因此在抽油杆柱横截面上各点同时存在剪切应力和拉(压)应力，其方向不同，不能作简单叠加。在这种复杂应力状况下，材料的破坏不仅与剪切应力和拉(压)应力的数值大小有关，而且还与它们的比值有关。采用第四强度理论进行抽油杆柱的强度分析。抽油杆柱轴向力的计算包括杆柱载荷、液柱载荷、多级杆柱接头处的上托力、杆液的摩擦载荷等。矿场应用以辽河油田海外河油田应用螺杆泵抽油井节点系统优化设计为实例。该油田原油具有高密度、高粘度、低含蜡量。深层原油性质比浅层的好，密度相差不大，但粘度相差较大，原油携砂能力强，部分油井出现软卡及砂卡泵现象，影响了油井的正常生产。针对这些问题，在该油田开展了螺杆泵采油技术，应用螺杆泵抽油井节点系统优化设计法，根据油井产能和井身条件状况，进行螺杆泵型号、下泵深度和工作制度等参数的优选，使地面驱动设备和井下设备都处于最佳工作状态。通过螺杆泵抽油井节点系统优化设计方法的研究，得出以下结论：1.在海外河油田应用地面驱动螺杆泵抽油井节点系统优化设计方案，取得了明显的经济效益。2.螺杆泵采油技术适用于稠油出砂油田的现场应用，具有显著的经济效益，应用前景广阔。3.辽河油田是稠油生产基地，开展螺杆泵采油技术的应用研究，对其进行可行性的分析及评价，对转变稠油开采方式、扩大推广应用规模、降低采油成本、提高经济效益，都具有重大意义。有关地面驱动螺杆泵采油系统的应用，认为应在以下几个方面引起重视。1.进行螺杆泵结构参数的优选研究，使其具有良好的办学性能，也有较好的工作性能。结构参数的好坏会影响泵的排量和密封性能，也会影响定子衬套的工作寿命。2.国产螺杆泵的定子衬套材料主要以丁腈橡胶为主，品种单一，难以适应不同油井环境和高温条件下的作业要求。应组织专门力量，借鉴国外成功经验，开发不同用途的定子衬套材料。3.进行螺杆衬套副定转子合理配合过盈量的研究。不同的橡胶材料，或同一种橡胶材料在不同的工作环境条件下，均应选择不同的配合过盈量。4.国内螺杆泵转子主要是表面镀铬，应进行其它表面处理方法的研究，如表面硼化处理。5.加强泵配套工具的研究。6.近年来，大庆油田、辽河油田等单位进行了电动潜油螺杆泵的研制。但总的说来，国产电动潜油螺杆泵推广应用的条件尚不成熟，因此建议开展电动潜油单螺杆泵的立项攻关，开展与其配套的减速器的研制，包括齿轮减速器的研制，包括齿轮减速器和单螺杆减速器等。7.研制其它结构形式的螺杆泵，如多头采油螺杆泵、对称螺杆泵、插入式螺杆泵等，以提高泵的工作性能。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：69e74bd6-e737-45f5-aa26-9df70123b57d下载时间：2010年9月20日