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螺杆泵设计数字化技术应用同采油螺杆泵发展概述

时间:2020-08-06 18:07 作者:东森泵业

  <一>、数字化技术在螺杆泵设计中的应用
  制造业是一个国家的支柱产业,制造业的发展水平直接反映出国家经济和科技的发展水平。以信息技术为主导的现代科学技术的迅速发展,推动了经济的高速增长也推动了制造业和数字化设计技术的快速发展。
  1、潜油螺杆泵的发展概况
  螺杆泵的常称PC泵,是20世纪30年代由法国工程师雷涅。摩伊诺(ReneMoineau)发明的,此后受到各国研究人员的关注。1931年瑞典IMO公司发明三螺杆泵;1943年,德国鲍曼(Bornemann)公司开发了外置轴承的双螺杆泵,并于1944年开始批量生产;1959年以来,德国费里茨。基伯格对单螺杆泵作了重大改进,设计和制造了德国一台新型单螺杆泵;近二十年来,国内外学者对螺杆泵进行了大量研究,取得了一些进展。三螺杆泵因其离心泵液流平稳、容积泵效率高的优点,被广泛地应用于化工、食品、纺织、造纸及污水处理等领域。
  从上世纪50年代中期开始,前苏联开始研制石油开采用井下单螺杆泵,并于1973年形成地面驱动螺杆泵采油系统的批量生产,在高粘度稠油(5000mPa·s)、大油气比油(700m³/t)和含砂油(≥2.5%v/v)开采作业中表现出较好的性能和效益。
  潜油螺杆泵采油系统是一种井下电机拖动的无杆采油设备,该系统自下而上由潜油电机、减速器、保护器、联轴体和螺杆泵等组成,系统利用动力电缆将电力传送至潜油电机,通过减速器减速和联轴体进行运动形式的转换后,带动螺杆泵转子在低速下做往复直线运动;井液经过螺杆泵增压后,通过油管被举升到地面。潜油螺杆泵因具有较高的系统效率而日益受到重视。据美国相关人士预言,电动潜油螺杆泵将在中浅井、深井和低产油田中普遍采用,以代替常规的抽油机,成为主要的机械采油设备。由于我国对螺杆泵的研制起步较晚,因而采油工艺中螺杆泵的应用仍处于初始阶段。但近几年来随着国外技术的不断引进,许多油田和企业正致力于潜油螺杆泵方面的研究并已开始现场试验和应用。
  2、数字化设计内涵及应用
  数字化设计是一种以计算机技术为基础的系统化、集成化的现代设计技术,以实现产品设计为目标,以计算机软硬件技术为基础,以数字化信息为辅助手段,是支持产品建模、分析、修改、优化以及生成设计文档的相关技术的有机集合。数字化设计集成了现代设计制造过程中的多项先进技术,包括三维建模、装配分析、优化设计、系统集成、产品信息管理、虚拟设计与制造、多媒体和网络通讯等,是一项多学科的综合技术。数字化设计的内涵是支持企业产品的开发全过程、设计、相关数据管理和开发流程的控制与优化等。归纳起来:“产品建模是基础,优化设计是主体,数控技术是工具,数据管理是核心”。
  数字化设计技术的应用可以大大提高企业的产品开发能力、缩短产品研制周期、降低开发成本,使企业能在较短时间内组织范围的设计制造资源开发出新产品,大大提高企业的市场响应和竞争能力。
  <二>、采油螺杆泵发展概述
  上世纪三十年代中期法国的Moineau发明了单螺杆式水力机械原理以来,单螺杆泵、单螺杆马达等新型水力机械在石油、化工等众多工业领域得到了广泛的应用。上世纪六十年代未前苏联开发应用了潜油单螺杆泵采油系统用于井下原油的举升,并形成了排量为10~200m³/d、扬程为600~1200m的系列产品。但由于该种螺杆泵的转子转速很高(一般为2800~3000r/min,致使定子橡胶的抗磨损性能、抗疲劳性能不能满足长期使用的要求,加之该种举升系统复杂、成本较高等不利因素的影响,潜油螺杆泵采油没有得到推广应用。而进入九十年代初期,由于水平井、定向井、斜直井在油田的比例不断增加,以及高粘、高含砂的重油油藏的相继开发,美国、加拿大等国的一些石油公司又重新开展了潜油双螺杆泵采油系统的研究与试验。与前苏联开发的潜油螺杆泵不同的是由于认识到了转子的高转速会明显降低螺杆泵的使用寿命的实际,开发了能够降低转子转速的井下减速装置,使转子转速降为500~1000r/min。虽然潜油螺杆泵性能有所改变,但矿场应用还很少采用。我国于九十年代中后期也开始尝试了潜油螺杆泵的工作,但进展不大,尚处阶段。
  地面驱动螺杆泵采油起源于上世纪八十年代初期,法国、加拿大、美国和德国等相继开发成功后,形成了排量为2~300m³/d、扬程为500~2000m的系列产品,并得到广泛应用。我国自九十年代中期开始地面驱动螺杆泵采油系统以来,也已形成了排量为2~300m³/d、扬程为500~2000m的系列产品,并已在国内各大油田逐步推广应用。
  对于井下单螺杆泵而言,主要的是容易制造的1:2结构的单头螺杆泵。较近几年来,为了增大螺杆泵的排量扩大应用领域,国内外也开展了2:3结构、4:5结构等多头螺杆泵的研究与试验工作。

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