阀外置式小排量抽油泵的设计及性能仿真分析

摘要

目前油田开采处于中后期,地层供油能力逐年下降,低产油井数量逐渐增多,而油阳应用的有杆抽油泵排量较大,出现了油井供液不足、使有杆泵系统采油效率低、能耗大的问题越来越突出。为此开展新型小排量抽油泵的设计、研发对油田低产油井的高效开采具有重要意义。
　　 首先在总结了国内油田低产油井采油技术现状及有杆抽油泵发展趋势基础上,完成了阀外置式小排量抽油泵的总体设计方案,对该抽油泵关键部件泵筒和柱塞进行了受力分析,为该泵的结构设计、强度校核提供基础。
　　 然后根据新型抽油泵的工作原理完成了该泵的结构设计,对泵筒、柱塞进行了强度校核,柱塞和泵筒壁厚满足强度要求。在设计中利用ANSYS有限元软件模拟了泵筒密封段内的弹性套筒在内外压差作用下静力学变形情况,根据最大变形值0.126mm确定了泵筒与柱塞的间隙值,并通过UG软件对新型抽油泵进行了三维建模和虚拟装配,检查了各零件的干涉情况。
　　 最后采用仿真方法分析新型抽油泵在低产油井上应用时的综合性能,以及不同抽汲参数对该泵泵效影响情况。首先通过Fluent软件模拟了一种正在低产油井应用的标准抽油泵工作过程,得到该泵两组参数下的泵效值与现场实际泵效值误差分别为9.7％和2.8％,由此证明了该仿真结果的正确性,为模拟求解新型抽油泵泵效的正确性提供了保证。其次模拟了新型抽油泵的工作过程得到其泵效值,通过对比得在相同工作参数下新型泵泵效值比标准泵泵效值有了明显提高,并得到不同冲程、冲次、沉没度变化对该新型泵泵效影响规律。
　　 本文设计了一种新型小排量抽油泵,仿真了该泵泵效值,并与一种标准泵泵效进行了比较,得出新型抽油泵在低产油井上应用泵效将有明显提高。这对低产油井的高效开采、降低开采成本具有重要意义。