【摘 要】
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石油是决定国家安全的重要战略资源,采油技术是石油工业领域中五大支撑技术之一。低能耗、低物耗、低污染“绿色”采油是新时代“双碳”背景下采油技术发展的必然要求。潜油螺杆泵采油(ESPCP,其中ESPCP为Electric Submersible Progressive Cavity Pump的英文首字母缩写,下文均以此种首字母缩写形式代替)技术是诞生于上个世纪末期的一种无杆采油新技术,因其不存在抽油杆
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石油是决定国家安全的重要战略资源,采油技术是石油工业领域中五大支撑技术之一。低能耗、低物耗、低污染“绿色”采油是新时代“双碳”背景下采油技术发展的必然要求。潜油螺杆泵采油(ESPCP,其中ESPCP为Electric Submersible Progressive Cavity Pump的英文首字母缩写,下文均以此种首字母缩写形式代替)技术是诞生于上个世纪末期的一种无杆采油新技术,因其不存在抽油杆的伸缩、扭曲变形而致能量额外损耗,不存在(抽油)杆(井)管偏磨而致断杆或管漏故障,占地面积小,相对制造成本低等比较优势,备受广大石油工作者青睐,目前广泛应用于斜井、水平井以及海上平台作采油作业中,尤其适宜于高粘度稠油、高含砂含蜡含烃链原油开采。ESPCP系统专用减速器是本系统中的一个重要传动部件,它将电机的转速调整至螺杆泵所需的200r/min~500r/min,并起到提升扭矩的“杠杆”作用。不同的排量需求、不同的井下机组下潜深度以及不同井下工况,需要不同的减速器机组参数设置,以提升其与整机的经济适配性。论文工作针对工程实际需求开展相关研究工作,力求形成一整套设计方法,为ESPCP系统的整体设计提供技术支持。论文的主要工作如下:一、明确ESPCP系统的组成、工作原理及技术特征,概述ESPCP技术的国内外发展概况,指出ESPCP技术推广应用过程中存在的问题、面临的挑战及其未来发展趋势。二、分析ESPCP技术的工况需求,对螺杆泵转速、扭矩等关键技术参数和井下工况参数有了基本认识。在此基础上,对比分析不同类型减速器的结构组成与技术特征,完成减速器的结构定型和减速器系列化设计前的传动参数组合。三、依据传动比、扭矩要求,考虑外径尺寸限制和井下环境温度、减速器自身运转过程中发热温升等因素,开展减速器系列化设计,给出关键件(齿轮、轴承、保持架等)几何参数,通过理论计算初步校核齿轮副的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。四、构建ESPCP系统专用减速器的系统模型和关键件的几何模型、载荷模型,通过数值仿真分析获得应力和应变云图,明晰系统的模态,进一步核证关键运动副的强度并研判其使用寿命。通过上述工作,抽象出一整套ESPCP系统专用减速器设计方法,目前已在阜新驰宇石油机械有限公司投入生产实际应用。假以时日生成程序代码后,将构成完整的专用软件包。
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