螺杆泵井驱动杆扶正器结构研究和探讨.doc

螺杆泵井驱动杆扶正器结构研究和探讨 　　[摘 要]根据螺杆泵井驱动杆柱受力和旋转规律，设计了驱动杆扶正器。对螺杆泵井驱动杆扶正器结构进行了研究与探讨 　　[关键词]螺杆泵 驱动杆 偏磨 扶正器 　　中图分类号：TE933.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0091-01 　　1.前言 　　地面驱动螺杆泵采油系统是油田常用的一种采油系统，采用驱动杆旋转运动方式由地面向井下螺杆泵传递动力，带动螺杆泵转子旋转。驱动杆在油管内旋转运动，如果驱动杆和油管内壁接触，就会发生驱动杆和油管磨损，这种现象称为杆管偏磨。在油井含水较低、转速较低、泵排量较小时，偏磨问题不太严重；当螺杆泵采油系统应用于高含水、大排量，以及用于聚驱见效井时，偏磨造成杆管损坏问题成为制约其应用的难题之一。 　　统计2011年上半年我厂螺杆泵检泵井中有77.6%的井是由于偏磨检泵的。偏磨问题亟待解决。 　　2.螺杆泵偏磨原因及应用扶正器概况 　　螺杆泵结构中存在偏心距，螺杆泵转子的运动是一个行星运动，就是在自转的同时还做同步水平的往复摆动，产生了一个简谐的位移激励，底部驱动杆的运动规律与转子相同。 　　利用瞬态动力学模型，模拟理想的垂直井中旋转杆柱的变形情况。可以看出，驱动杆横向摆动位移由上至下明显增大，这与实际偏磨段大部分发生在杆柱的下部结果相符，而且这种变形是杆管偏磨的主要因素，是无法消除的。因此，为了防止偏磨，已经有多种扶正器在螺杆泵井上得到应用。 　　现阶段应用扶正器有以下几种： 　　⑴短接式扶正器 　　原理：在杆体与接箍之间安装扶正短接，短接的杆体上浇注可转动的尼龙扶正体，工作时短接的杆体在扶正体中旋转，保证接箍不与管内壁接触磨损。 　　优点：可较好地保护杆接箍。 　　缺点：成本较高，对偏磨严重井段，杆体中部与管内壁的 磨损不起预防作用，同时长期工作后扶正体将短接杆体磨细，造成短接杆体扭断。 　　⑵快装式扶正器 　　原理：将尼龙扶正体直接扭卡在杆体上，可上下串动。工作时杆体在扶正体中旋转，保证扶正体附近的杆体不与管内壁接触磨损。 　　优点：成本较低，安装方便。 　　缺点：由于可上下串动，不能有效保护接箍不被磨损，磨损较严重时容易掉落造成卡泵。 　　⑶固体润滑式扶正器 　　原理：该结构扶正器为短接式扶正器的改进型，在扶正套内孔固化金属滑动轴承，轴承接触面镶嵌多组固体润滑剂，在井内工作时起到自润滑减磨作用。 　　优点：可较好地保护杆接箍，耐磨、使用寿命长。 　　缺点：成本较高，对偏磨严重井段，杆体中部与管内壁的磨损不起预防作用。 　　⑷复式防偏磨扶正器 　　原理：同一材料（增强尼龙6）接触摩擦，降低材料摩擦系数，增强耐磨性。在杆体上任意部位浇注成型一个扶正衬套，浇注后它与杆成为一体，随后在扶正衬套上再次浇注扶正体，扶正体与扶正衬套可相对转动，存在一定的间隙。也可采取一次浇注后直接在扶正衬套上安装扭卡式扶正器的方式。 　　优点：耐磨性大幅提高，浇注的位置个数随意确定，定向井和垂直井都可应用，成本低。 　　缺点：后期的维护更换较复杂，需改进。 　　3.新型扶正器的设计 　　3.1 杆柱的受力分析计算 　　根据现场测试数据对杆柱受力情况进行分析，并建立螺杆泵扭矩，定子与转子，驱动杆与井液、油管间的摩擦扭矩计算模型以及驱动杆的惯性扭矩计算模型。 　　螺杆泵受力扭矩可按下式计算： 　　式中：M1―扭矩，M2―定子与转子间摩擦扭矩，M3―驱动杆柱在井液中旋转所受阻力矩，M4―驱动抽油杆与油管间的摩擦扭矩，―流体粘度，mPa.s；―抽油杆半径，m；―油管内半径，m；―抽油杆接箍直径，m；―抽油杆材料的密度，kg/m3；―螺杆转子截面直径，m；―摩擦系数；―井斜角；―初始过盈量，mm；―转速，r/min。 　　此外，启抽或停泵引起的抽油杆的惯性扭矩按下式计算： 　　式中：―抽油杆直径，m；―单位长度抽油杆柱质量，kg/m；―启动或停泵时间。 　　3.2 扶正器结构设计 　　螺杆泵井驱动杆柱作旋转运动，扶正器可以设计成类似轴承结构，扶正器心轴随抽油杆柱一起转动，而扶正体能够相对油管不运动，扶正体上设有油流通道。这种扶正器的扶正体与油管接触，并相对固定，因此称为支撑式扶正器。 　　支撑式扶正器由扶正器杆体.承磨层.承磨滚动轴承筒.支撑件（扶正体）和接箍组成，结构如图1所示。 　　图1 扶正器结构图 　　⑴扶正器杆体：扶正器杆体与常规抽油杆材料、结构和性能相似，只是扶正器杆体的圆柱直径根据需要可以改变。 　　⑵承磨层：扶正器杆体的圆柱表面及轴承凹槽上加工有均匀承磨层，该承磨层可采用喷涂、粉末冶金等方式加工，承磨层与扶正器杆体圆柱同心，表面光洁，用抛光处理能提高性能。承磨层的作用