¿Cómo elegir una bomba de tornillo?
1. ¿Cuál es la composición del sistema y el principio de funcionamiento de la bomba?
1. ¿Composición del sistema?
Superficie—
Bomba de tornillo subterránea
Tubo intermedio-intermedio o cable intermedio
Flujo de trabajo sarta de varillas de bombeo accionadas eléctricamente en superficie - El rotor de la bomba gira, el fluido del pozo es aspirado desde la parte inferior de la bomba, descargado desde la parte superior, sale desde la tubería de petróleo hasta la boca del pozo y la tubería de superficie hasta la sala de medición.
2. ¿Cuál es la estructura y principio de funcionamiento de la bomba de tornillo?
(1) ¿Cuál es la estructura de la bomba de tornillo?
Consta de estator y rotor. El rotor es un tornillo de alta resistencia, mecanizado con precisión y cromado; el estator es el cilindro de la bomba, que está hecho de caucho sintético fuerte, resistente al aceite y a la corrosión y luego unido permanentemente dentro de la carcasa de acero. Además de las bombas de tornillo simple, las bombas de tornillo también incluyen bombas de tornillo múltiple (bombas de doble tornillo, bombas de tres tornillos, bombas de cinco tornillos, etc.), que se utilizan principalmente para transportar productos derivados del petróleo.
(2) ¿Cómo funciona la bomba de tornillo?
La bomba de tornillo descarga aceite a través de la cavidad, es decir, la cavidad cerrada formada entre el rotor y el estator no está conectada entre sí. A medida que el rotor gira, la cavidad cerrada se mueve axialmente desde el extremo de succión hasta el extremo de descarga. Cuando la cavidad cerrada desaparece en el extremo de descarga, el petróleo crudo en la cavidad será exprimido uniformemente desde el extremo de succión hasta el extremo de descarga. Al mismo tiempo, se reforma una nueva cámara de baja presión en el extremo de succión para aspirar petróleo crudo. De esta manera, la cavidad cerrada continúa formándose, moviéndose y desapareciendo, y el petróleo crudo se llena, exprime y descarga continuamente, de modo que el petróleo crudo en el pozo es aspirado y elevado continuamente hasta la boca del pozo a través de la tubería de petróleo. .
3. Deficiencias
2. ¿Cómo determinar los parámetros básicos de la bomba de tornillo?
1. ¿Cuál es el desplazamiento teórico de la bomba?
Cualquier sección transversal del tornillo es un círculo con radio r. Se puede considerar que la forma de todo el tornillo consta de muchos discos extremadamente delgados con radio r. Los centros de estos discos están en un cierto. paso T. Avanzar mientras gira alrededor del eje O2-Z del propio tornillo, con una excentricidad de e.. Es decir, la trayectoria central del disco O1 es una espiral con un paso de t y una excentricidad de e?
El material del casquillo es caucho, y su sección es un rectángulo compuesto por dos semicírculos de radio r (igual al radio de la sección del tornillo) y dos segmentos rectos de longitud de 4e, como se muestra en la Figura 11-21. La superficie helicoidal interior de doble línea del casquillo está formada por la sección mencionada anteriormente que gira alrededor del eje OZ del casquillo y se mueve hacia adelante según un cierto avance T=2t. ? El casquillo de goma se desgasta fácilmente, el cojinete de empuje radial inferior está dañado, el acoplamiento excéntrico no es lo suficientemente confiable y el ciclo es corto. ?
Cuando los tornillos están en diferentes posiciones en el casquillo, los puntos de contacto entre ellos son diferentes. Cuando la sección transversal del tornillo está en ambos extremos de la sección transversal oblonga de la carcasa, el contacto entre el tornillo y la carcasa es un arco semicircular, en otras ubicaciones del casquillo, hay sólo dos puntos de contacto; entre el tornillo y el casquillo. Debido a que el tornillo y el casquillo están acoplados continuamente, estos puntos de contacto forman una línea de sellado y una cámara de sellado en el cable T del casquillo. De esta manera, a lo largo de toda la longitud de la bomba monotornillo, la superficie helicoidal interior del casquillo y la superficie helicoidal del tornillo forman una cámara cerrada. Puede verse que la longitud del par de roscas del casquillo es al menos un paso del casquillo para formar una cavidad de sellado completa.
En la fórmula, Qt——desplazamiento teórico de la bomba, m3/d. ;?
e-La excentricidad del tornillo, m? ;?
n-Velocidad del tornillo,? rpm? ;?
Dp-Diámetro de la sección del tornillo, DP? =2r,m;?
T——plomo de carcasa, t = 2t, m;?
t-tono, m?
2. ¿Cuál es la eficiencia volumétrica y la eficiencia del sistema de la bomba?
1) La relación entre el desplazamiento real Q de la bomba y el desplazamiento teórico Qt se denomina eficiencia volumétrica de la bomba, que se expresa mediante una fórmula. Es esencialmente un coeficiente de desplazamiento, que está relacionado. Al cabezal de la bomba, el rotor y la interferencia del estator, la velocidad de rotación del rotor están relacionadas con la viscosidad del líquido de elevación y son una función multivariable.
2. La eficiencia del sistema η de la bomba se define como la relación entre la potencia activa (potencia hidráulica) Ph de la bomba y la potencia de entrada Pin de la bomba, es decir,
que incluye:
3.
Debido a la diferencia de presión entre los extremos de succión y descarga de la bomba de tornillo, el líquido en el par de casquillos de tornillo ejerce una fuerza sobre el tornillo. Al mismo tiempo, hay interferencia entre el estator y el rotor, y se generará un par de fricción entre el estator y el rotor. (1) El par de torsión activa del rotor y tornillo rompedor convierte la energía mecánica en energía de presión del líquido sin considerar las pérdidas, se puede obtener a partir de la relación de conversión de energía.
(2) ¿Par de fricción entre estator y rotor?
Debido a la interferencia entre el estator y el rotor de la bomba de tornillo, cuando el rotor gira en el estator, se producirá fricción entre el estator y el rotor. El efecto del par de fricción ejercido por el estator sobre el rotor.
(3) ¿Par de arranque?
El par de arranque está relacionado con la longitud de la línea de sellado de la bomba de tornillo, la interferencia entre el estator y el rotor, la dureza de la goma y la presión de trabajo. del tiempo estacionario y la rugosidad de la superficie de fricción. Cuantas más etapas, mayor será la rugosidad, mayor será la dureza del caucho, mayor será la interferencia entre el estator y el rotor, mayor será la presión de trabajo de la bomba y mayor será el par de arranque de la bomba. ?
3. ¿Curva característica de trabajo de la bomba de tornillo y sus factores que influyen?
1. ¿Cuál es la curva característica de funcionamiento de la bomba de tornillo?
Relación entre eficiencia volumétrica de la bomba, eficiencia del sistema, par y altura de elevación. La curva que refleja esta relación se denomina curva característica de funcionamiento de la bomba de tornillo.
2. ¿Cuáles son los factores que afectan las características de trabajo de la bomba de tornillo?
(1)¿Cuál es el impacto de la interferencia?
La línea de contacto entre las superficies del estator y del rotor está completamente sellada y el grado de sellado depende de la interferencia entre el rotor y el estator.
La interferencia es grande y la eficiencia de la bomba es alta, pero el par de torsión de la varilla de bombeo aumenta, lo que puede causar fácilmente que la varilla de bombeo se rompa y el caucho del estator se desgaste.
Poca interferencia, baja eficiencia de la bomba, sin problemas anteriores.
Por tanto, el tamaño de la interferencia afecta directamente a la eficiencia de la bomba.
(2)¿La influencia de la velocidad del rotor? Cuanto mayor sea la velocidad del rotor, mayor será el desplazamiento. Sin embargo, cuanto mayor es la velocidad de rotación, mayor es la fuerza centrífuga de la varilla de bombeo, más grave es la vibración de flexión de la varilla de bombeo y mayor es la fricción entre el acoplamiento de la varilla de bombeo y la pared interior del tubo de aceite. Al mismo tiempo, la altura de elevación también se reducirá debido al aumento de las pérdidas en el camino y a la aceleración del desgaste de la goma del estator. Por lo tanto, no es probable que la velocidad del rotor sea demasiado alta y generalmente debería ser inferior a 500 r/min.
(3) El aumento de otra viscosidad reduce las fugas, lo que es beneficioso para mejorar la eficiencia volumétrica y la eficiencia del sistema de la bomba. Por otro lado, el aumento de la viscosidad aumentará la resistencia al flujo y reducirá la viscosidad; plenitud y altura de la bomba, y la bomba La eficiencia volumétrica y la eficiencia del sistema también se reducirán. Al mismo tiempo, un aumento en la fricción de la bomba aumenta el par de arrastre.
4. ¿Selección de bomba de tornillo?
Pasos de selección de la bomba de cavidad de procesamiento:
1) La producción del pozo de petróleo debe determinarse de acuerdo con la capacidad de producción del pozo de petróleo, y el desplazamiento de la bomba de tornillo utilizada debe ser determinado;
2 ) Determine la altura de elevación de la bomba según la curva característica de funcionamiento de la bomba y calcule la etapa de bomba requerida según las condiciones del pozo de petróleo. Al mismo tiempo, se determina una interferencia razonable en función de las necesidades y las condiciones reales del pozo petrolero.
3) Seleccionar los materiales y especificaciones de varillas de bombeo, motores y demás accesorios según la carga.
1. ¿Cómo determinar la velocidad del rotor?
La determinación de la velocidad de la bomba monotornillo impulsada por suelo se ve afectada por muchos factores. Lo primero que hay que considerar es la viscosidad del medio, el desgaste y la resistencia a la fatiga del caucho del estator. ?
La viscosidad del medio afectará el factor de llenado de la bomba. A medida que la bomba gira, el volumen de la cavidad en el puerto de succión de la bomba aumenta gradualmente. En este momento, siempre que exista una cierta diferencia de presión, el líquido puede llenar rápidamente la cavidad. Cuando la viscosidad de un líquido es mayor, su fluidez disminuye.
Como resultado, el coeficiente de llenado disminuye y la eficiencia volumétrica de la bomba disminuye. El grado de influencia aumenta a medida que aumenta la viscosidad del líquido.
En pozos petroleros con alto contenido de arena, la vida útil de la bomba depende de la resistencia a la fatiga del caucho del estator. Dado que existe una cierta cantidad de interferencia entre el estator y el rotor, cuando el rotor gira en el estator, el caucho del estator se comprimirá periódicamente, provocando un aumento de temperatura y fatiga en la superficie de fricción. El aumento de temperatura de la superficie de fricción a menudo puede alcanzar decenas de grados más que la temperatura media, lo que acelera la reorganización de la cadena molecular del caucho y reduce el módulo elástico, reduciendo así sus características de fatiga y la fuerza de unión de la superficie de la unión metal-caucho. . Este aumento de temperatura y fatiga por compresión aumentan con el aumento de la velocidad de rotación. En aplicaciones prácticas, la velocidad de rotación debe seleccionarse razonablemente para garantizar la vida útil de la bomba.
2. ¿Cómo determinar la etapa de la bomba y la longitud del estator y del rotor?
Una bomba de tornillo de una sola etapa no puede satisfacer las necesidades reales de altura de elevación (cabeza), al igual que una bomba sumergible que requiere una bomba de múltiples etapas. El número de etapas de la bomba Z se puede determinar basándose en la elevación real de la bomba H y la elevación de una sola etapa Hj del pozo de petróleo. Es decir, después de determinar las etapas de la bomba, se pueden determinar el estator y el rotor.
Longitud. La longitud del estator y del rotor está determinada por el número de etapas de la bomba y el avance del casquillo. La longitud del estator Ls es
¿La longitud del rotor Lr es generalmente la longitud del estator Ls más 250~350 mm? , para garantizar que el rotor se pueda instalar en su lugar.
3. ¿Cómo determinar una interferencia razonable?
El ajuste de interferencia entre el estator y el rotor de la bomba de tornillo se muestra en la Figura 11-25, y la cantidad de interferencia es δ=(b-a)/2. Para que la bomba de tornillo tenga las características de una bomba de desplazamiento positivo, la cavidad entre el estator y el rotor debe mantenerse en buen estado de sellado.
Es decir, debe existir un determinado valor de interferencia. La razón es:?
1) Debido a limitaciones en la tecnología de procesamiento, no se puede garantizar la geometría ideal del estator y del rotor;
2) El caucho del estator es un elastómero y se deformará elásticamente y tendrá fugas bajo una cierta diferencia de presión;
3) Dado que el rotor generará fuerza de inercia y fuerza radial hidráulica cuando esté en funcionamiento, la fuerza resultante de estas dos fuerzas hará que el rotor comprima la goma del estator en la dirección de la fuerza resultante, provocando desplazamiento. creando así un espacio entre el estator y el rotor. Crear un espacio.
? Cuando la bomba de tornillo funciona en el fondo del pozo, su interferencia total δ consta de tres partes: la interferencia inicial δ0, la interferencia causada por la expansión térmica δ1' y la interferencia causada por la expansión por inmersión en aceite δ2'. La interferencia total δ se puede estimar basándose en las condiciones de la bomba y del pozo, y δ1' y δ2' se pueden determinar experimentalmente. De esta manera, se puede determinar la cantidad de interferencia inicial δ0, proporcionando una base para el diseño y la fabricación.
En la actualidad, la diferencia de presión de trabajo de una sola etapa de la bomba de tornillo se logra principalmente a través de la interferencia entre el estator y el rotor. Cuanto mayor sea la interferencia, mayor será la diferencia de presión de trabajo entre etapas y mayor será el par del rotor. Si la interferencia es demasiado pequeña, la diferencia de presión de trabajo de una sola etapa será menor y no podrá satisfacer las necesidades de elevación de pozos de petróleo. Por lo tanto, existe una cantidad razonable de interferencia entre el estator y el rotor. Para determinar la cantidad de interferencia, es necesario comprender las propiedades físicas del caucho del estator, especialmente las características de expansión térmica e hinchamiento del caucho, para lograr una determinación razonable de la cantidad de interferencia.