水力驱动井下双螺杆泵设计及参数匹配

摘要

目前斜井、定向井和水平井的石油开发应用越来越广泛,常规采油装置已无法完全适应。同时随着油气田开发的不断进行,各种疑难工况井(深井、稠油井、高含气井)越来越多。为了适应这些复杂工况井的开发,经过本文的研究,我们开发了一种新型的井下石油开发工具——水力驱动井下双螺杆泵。
　　 本文首先分析了水力驱动井下双螺杆泵采油生产系统内工作流体的流动过程,详细概述了油流流入井动态、产出液井筒多相流动和动力液圆管轴向流动的具体计算过程。为进行井筒多相流动计算,重点介绍了定向井井身剖面设计和流体物性参数的计算方法。其次对双螺杆泵螺杆转子型线和涡轮马达叶片型线进行了分析研究,分别给出了程序实现和实体造型方法以及双螺杆泵基本参数的计算公式,研究了涡轮马达的基本工作原理和能量转化过程。在此基础上,利用节点系统分析方法对水力驱动井下双螺杆泵采油生产系统进行了匹配设计计算,编制了匹配计算流程并依此开发了采油生产系统的匹配计算软件。第三选择井下双螺杆泵集中止推的结构设计方案,划分井下机组为六个子模块并依次对各子模块进行了具体结构设计,重点介绍了涡轮止推模块和泵止推模块的新型止推设计,同时对关键零部件进行了设计计算和强度校核。最后进行了水力驱动井下双螺杆泵采油生产系统动力液循环系统的方案对比,设计了采油装置的四种不同井下安装型式并比较了各自优缺点,详细论述了开式循环套管固定式和开式循环套管自由式采油装置的具体工作原理。