潜油螺杆泵采油技术及系统设计PDF电子书下载

1.1　概述 1

第1章　潜油螺杆泵采油技术及装备概述 1

1.2　潜油螺杆泵采油技术的研究与应用现状 2

1.2.1 国外潜油螺杆泵采油系统的开发研制 2

1.2.2 国外潜油螺杆泵采油系统的应用 4

1.2.3 我国潜油螺杆泵采油系统的研制与应用 7

1.3　潜油螺杆泵采油成套设备的组成及特征 8

1.3.1 潜油螺杆泵采油系统的组成 8

1.3.2 潜油螺杆泵采油系统的技术经济特征 9

1.3.3　ESPCP系统要解决的关键技术问题 10

1.4　潜油螺杆泵采油技术的发展趋势及动向 12

1.4.1　传动系统的零部件结构设计 12

1.4.4　螺杆泵的结构设计与制造 13

1.4.2　建立ESPCP系统的远程智能控制网 13

1.4.3 建立基于PDMS的ESPCP系统CAD/CAPP软件包 13

1.4.5　定子橡胶的选择与配方设计 14

1.4.6　螺杆泵检测技术 15

1.4.7　确定合适的定转子之间的配合关系 15

1.4.8　金属定子、塑料转子螺杆泵 15

第2章　单螺杆泵的理论基础 16

2.1　单螺杆泵的工作原理 16

2.2　单螺杆泵的流量计算与基本参数确定 18

2.2.1 单螺杆泵的流量计算公式 18

2.2.2　单螺杆泵基本尺寸的确定 19

2.3.1 螺杆的轴向型线及其方程式 21

2.3　单螺杆泵定转子型线方程式 21

2.3.2　衬套的轴向型线及其方程式 22

2.4　单螺杆泵的运动学分析 25

2.4.1 单螺杆的自转和公转 25

2.4.2 单螺杆在衬套中的运动特点 26

2.5　单螺杆泵的能量损失与效率计算 28

2.5.1 容积损失 28

2.5.2　机械损失 28

2.6　单螺杆泵定转子尺寸最优配比 30

2.6.1　初始过盈最优值的确定 30

2.6.2　螺杆偏心距对其半径最优比值的确定 31

2.6.4　螺杆-衬套副长度的选择 32

2.6.3　衬套导程对螺杆半径最优比值的确定 32

2.7　单螺杆泵轴向力计算 34

2.7.1　Gc的确定 34

2.7.2　Gf的确定 35

2.7.3　Gp的确定 36

第3章　螺杆泵采油供采协调与选型设计 40

3.1　螺杆泵的流体特性曲线 40

3.1.1 扭矩特性曲线 40

3.1.2 排量特性曲线 40

3.1.3　螺杆泵的功率与效率 41

3.2　油井渗流特性 42

3.2.1 单相流流入动态计算 42

3.2.2 油气两相渗流流入动态计算 44

3.2.3 油、气、水三相流体流入动态计算 48

3.2.4 水平井与定向井流入动态计算 50

3.3　垂直管流特性 54

3.3.1 气、液混合物在垂直管中的流动特性 54

3.3.2 计算气-液两相垂直管流压力梯度的摩擦损失系数法 55

3.3.3 混合液密度？m、流速？m及总质量Wt的计算方法 56

3.4　供采匹配协调 58

3.4.1 供采匹配协调原则 58

3.4.2　螺杆泵井的节点分析方法 59

3.5　螺杆泵的选择 61

3.5.1　螺杆泵的排量 61

3.5.2　螺杆泵的压头 62

3.5.3 影响螺杆泵排量、压头的其他因素 63

3.5.4　泵型选择及参数设计 65

3.5.5　配套抽油管的选择 68

第4章　潜油螺杆泵采油系统减速器设计 71

4.1　机械传动系的总成 71

4.1.1 传动系统运行环境及总体性能指标 71

4.1.2 引用标准 71

4.1.3 型式、等级及结构尺寸 72

4.1.4　机械传动装置总成的型号设计 73

4.2　减速器的选型与结构设计 73

4.2.1 潜油减速器的基本设计目标 73

4.2.2　结构形式选择 74

4.2.3　尺寸及速比系列化 74

4.3.1　行星齿轮传动效率的组成与计算依据 76

4.3　行星齿轮传动的效率计算 76

4.3.2　转化机构的效率计算 77

4.3.3　计算2K-H型行星齿轮传动效率的啮合功率法 79

4.3.4　2K-H型行星齿轮传动效率的计算 80

4.4　行星齿轮传动的啮合计算 80

4.4.1 确定2K-H型行星齿轮传动各轮齿数应满足的条件 80

4.4.2　行星齿轮传动齿数的匹配方法 82

4.4.3　行星齿轮传动的角度变位 83

4.4.4　2K-H型行星传动几何计算 83

4.5　行星齿轮传动的承载能力计算 85

4.5.1 2K-H型行星齿轮传动的受力分析 85

4.5.2　计算方法与依据 85

4.5.3 行星传动齿轮主要尺寸的初步确定 87

4.5.4　齿面接触疲劳强度校核计算 88

4.5.5 轮齿弯曲疲劳强度校核计算 88

4.6　NGW型行星减速器的可靠性优化设计 89

4.6.1 可靠性优化数学模型建立 89

4.6.2　计算机优化求解 93

4.7　潜油行星减速器生产试验 97

第5章　潜油螺杆泵采油系统联轴装置 98

5.1　联轴装置的创新设计 98

5.1.1　联轴装置的需求分析与功能 98

5.1.2　联轴装置总体结构设计 99

5.1.3　接口规范 100

5.1.4　联轴装置的技术特征分析 100

5.2　零齿差内啮合渐开线齿轮传动齿廓啮合过程的理论分析 102

5.2.1 啮合点沿内外齿轮齿廓的变化过程分析 103

5.2.2　齿廓实际工作段的确定 105

5.3　零齿差内啮合渐开线齿轮机构连续传动条件的分析 108

5.3.1　连续传动条件的确定与重合度的定义 108

5.3.2　单双齿啮合区段长的确定 110

5.4　渐开线零齿差内啮合齿轮机构传动效率的计算 112

5.4.1 内外齿轮齿面的滑移特征 113

5.4.2　传动效率计算 114

5.5　渐开线零齿差内啮合齿轮副强度的理论分析 116

5.5.1 齿廓接触疲劳强度的理论计算 116

5.5.2 齿根弯曲疲劳强度的理论计算 117

5.6.1 变位系数选择的基本原则 119

5.5.3　对切向变位影响系数的推导说明 119

5.6　零齿差内啮合齿轮副变位系数的选择 119

5.6.2 变位系数的选择过程 123

5.7　齿轮联轴节几何尺寸计算及强度校核举例 126

5.7.1　基本参数的确定 126

5.7.2 径向变位系数和切向变位系数的选择 126

5.7.3 外齿轮几何尺寸计算 126

5.7.4 内齿轮几何尺寸计算 127

5.7.5 考虑切向变位后内外齿轮齿厚计算 128

5.7.6　螺纹强度与筒体强度校核 128

6.1.2　油井动液面的环空测量法 131

6.1.1 井底压力信号的实时采集 131

第6章　螺杆泵转子转速制约因素综合分析 131

6.1　油井渗透率对螺杆泵转速的影响 131

6.2　容积效率与转速的关系及容积效率的关联影响因素 132

6.2.1 螺杆泵的容积效率和机械效率 132

6.2.2　泵的压力计算及泵两端的压差对效率的影响 133

6.2.3　油的温度和黏度对容积效率的综合影响 134

6.3　定子衬套的磨蚀情况与转速的关系 139

6.4　泵的结构参数与转速的关系 139

6.4.1 定子橡胶随温度的变化 140

6.4.2 定子橡胶随流体性质的变化 141

第7章　潜油螺杆泵采油作业监控技术 143

7.1　系统的控制需求 143

7.2.2　采油系统的软启动 144

7.2　控制策略与实施 144

7.2.1 宝塔式控制策略 144

7.2.3　供采平衡状态下电机输入频率的设计准则 145

7.2.4　控制方式 145

7.2.5　控制过程 148

7.2.6　数据处理 150

7.3　控制系统的硬件平台与变频调速 151

7.3.1　调速原理与调速方式的确定 151

7.3.2 变频调速对电动机的要求 152

7.3.3　变频器的容量 152

7.3.4 负功率处理 153

7.3.5 变频器的选型 153

7.4.1　井下传感器 155

7.4　信号采集 155

7.4.2 井下环空动液面的测量 158

7.5　信号处理与通信控制 163

7.5.1　信号的传递过程 163

7.5.2　信号的转换 164

7.5.3　基于Windows98的串行通信控制模块 165

7.5.4 自校正PID调节器的设计与实现 167

第8章　保护器 169

8.1　保护器的作用及种类 169

8.1.1　保护器的作用 169

8.2　保护器的结构及原理 170

8.2.1　保护器的结构及原理 170

8.1.2　保护器的种类 170

8.2.2　沉淀式保护器 171

8.2.3　胶囊式保护器 172

8.2.4　保护器呼吸量的计算 173

8.3　保护器的机械密封 173

8.3.1　机械密封的基本结构和作用原理 174

8.3.2　机械密封的特点 175

8.3.3　机械密封的磨损形式 175

8.3.4　机械密封的性能参数 176

8.4　保护器的应用 180

8.4.1　保护器的使用效果 180

8.4.2　常见故障及处理方法 180

8.5.3　保护器的试验 181

8.5.2　保护器的拆检 181

8.5.1　保护器的组装 181

8.5　保护器的组装、检修及试验 181

第9章　潜油电缆 182

9.1　潜油电缆的结构特点和潜油电缆材料 182

9.1.1 潜油电缆的结构特点 182

9.1.2　潜油电缆的材料 183

9.2　潜油电缆的技术参数及测试 185

9.2.1　潜油电缆的技术参数 185

9.2.2　潜油电缆技术参数的测试 188

9.3　潜油电缆的连接 194

9.3.1 潜油电缆的连接材料 194

9.3.2 潜油电缆的连接方法 196

9.4.1　插入式电缆头 197

9.4　潜油电缆头的结构 197

9.4.2　缠绕式电缆头 198

9.4.3 电缆头的规格及机组配套 198

9.5　潜油电缆头的性能指标及测试 199

9.5.1 潜油电缆头的电气性能指标 199

9.5.2　潜油电缆头的各项性能指标测试 199

9.6　潜油电缆的选择 200

9.6.1 电缆耐温等级和电缆载流量的选择 200

9.6.2 电缆降压、损失功率和经济性的选择 200

9.7　潜油电缆的故障及检测 201

9.7.1 潜油电缆的故障原因 201

9.7.2　潜油电缆的故障检测 202

参考文献 205