采油螺桿泵發展概述及螺桿泵設計性測試標準
一、采油螺桿泵發展概述
上世紀三十年代中期法國的Moineau發明了單螺桿式水力機械原理以來,單螺桿泵、單螺桿馬達等新型水力機械在石油、化工等眾多工業了廣泛的應用。上世紀六十年代未前蘇聯應用了潛油單螺桿泵采油系統用于井下原油的舉升,并形成了排量為10~200m3/d、揚程為600~1200m的系列產品。但由于該種螺桿泵的轉子轉速很高(一般為2800~3000r/min,致使定子橡膠的抗磨損性能、性能不能滿足長期使用的要求,加之該種舉升系統復雜、成本較高等不利因素的影響,潛油螺桿泵采油沒有推廣應用。而進入九十年代初期,由于水平井、定向井、斜直井在油田的比例不斷增加,以及高粘、高含砂的重油油藏的相繼,美國、加拿大等國的一些石油公司又重新開展了潛油螺桿泵采油系統的研究與試驗。與前蘇聯的潛油螺桿泵不同的是由于認識到了轉子的高轉速會明顯降低螺桿泵的使用壽命的實際,了能夠降低轉子轉速的井下減速裝置,使轉子轉速降為500~1000r/min。雖然潛油螺桿泵性能有所改變,但礦場應用還很少采用。我國于九十年代中后期也開始嘗試了潛油螺桿泵的工作,但進展不大,尚處階段。
地面驅動螺桿泵采油起源于上世紀八十年代初期,法國、加拿大、美國和德國等相繼成功后,形成了排量為2~300m3/d、揚程為500~2000m的系列產品,并廣泛應用。我國自九十年代中期開始地面驅動螺桿泵采油系統以來,也已形成了排量為2~300m3/d、揚程為500~2000m的系列產品,并已在國內各大油田逐步推廣應用。
對于井下單螺桿泵而言,主要的是容易制造的1:2結構的單頭螺桿泵。較近幾年來,為了增大螺桿泵的排量擴大應用,也開展了2:3結構、4:5結構等多頭螺桿泵的研究與試驗工作。
二、螺桿泵設計性測試標準對比
(1)ISO15136提供了V1、V2、V3三種不同的設計性測試級別,根據實際需求確定不同的測試內容。例如,V3級為通過已有的2W.W雙螺桿泵使用經驗來確認其滿足所有要求,故可以不再重新測試。
(2)測試驗收指標的不同。GB/T21411的驗收標準為:在(150±7)r/min的轉速下,在零壓差和較大壓差時,流量和扭矩值的測量值與制造商公布的特J睦曲線誤差在±10%范圍內。而ISO15136在液力測試方面的標準為300r/min的轉速和指定的溫度下,其較大的測量壓力滿足或超過指定的壓力等級,每轉的排量在說明書的±5%的范圍內,扭矩在全部壓力范圍都為說明書的±10%以內。ISO15136對液力測試的驗收提出了很加嚴格的要求。
(3)設計性測試理念的不同。GB/T21411僅僅要求進行液力試驗,確定零壓差、較大壓差時的流量、扭矩值是否滿足要求,這種驗收理念不能滿足當前的實際需求。而ISO15136不僅僅包含液力測試(HydraulicValidation),還包含橡膠粘結測試(ElastomerAndBondValidation)、測試(DurabilityValidation),這些新的測試要求是依據螺桿泵實際應用中出現的問題而提出的。同時,ISO15136對于測試細節提出了要求.例如試驗轉速應該包含其工作轉速范圍,并至少測試3種轉速,每2種轉速間的差距不能大于200r/min;至少測試10組不同的壓力的數據;扭矩誤差在±10%內等。測試(DurabilityValidation)是從螺桿泵壽命的角度來對其性能進行測試,驗證螺桿泵長期保持其性能不變的能力。