【摘要】：煤層氣排采有很多工藝,其中單螺桿泵排水采氣工藝有著一定優(yōu)勢(shì),但在我國(guó)的開采中也存在一定問題。本文就是通過分析煤層氣開采中存在的問題,提出解決措施,并對(duì)單螺桿泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)出了煤層氣專用單螺桿泵。單螺桿泵在工作中經(jīng)常出現(xiàn)泄漏和磨損等現(xiàn)象,為了分析其運(yùn)動(dòng)方式、定子變形規(guī)律和接觸磨損情況,所以對(duì)設(shè)計(jì)的單螺桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性和力學(xué)特性研究具有重要的意義。 煤層氣井不同于油井,其煤漿中雜質(zhì)較多,氣液比高,并且前后期產(chǎn)水量變化大。針對(duì)這些特點(diǎn),本文提出了改進(jìn)螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù),設(shè)置氣水分離器和變頻調(diào)速器等措施去應(yīng)對(duì),最終設(shè)計(jì)出了煤層氣專用單螺桿泵。 單螺桿泵中轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是復(fù)雜的,為了得到轉(zhuǎn)子上各點(diǎn)的位移、速度、加速度的變化規(guī)律,本文首先通過理論分析,得到了轉(zhuǎn)子各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程;接著通過SolidWorks軟件建立了單螺桿泵的三維模型,并運(yùn)用COSMOSMotion的運(yùn)動(dòng)仿真功能實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng),并得出了轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)各點(diǎn)的位移、速度和加速度曲線。 為了分析單螺桿泵定子在各種內(nèi)壓下的變形情況,本文對(duì)均勻內(nèi)壓和非均勻內(nèi)壓下的定子進(jìn)行了有限元分析,并得到了不同情況下的位移變形、應(yīng)力分布和剪應(yīng)變分布云圖。本文還對(duì)接觸情況下的單螺桿泵進(jìn)行了有限元分析,得出了在不同位置時(shí)單螺桿泵的位移變形、應(yīng)力分布和剪應(yīng)變分布云圖。最后,本文借用ANSYS的有限元分析,對(duì)單螺桿泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)選取。
【圖文】：

功研究出了地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵，并通過增設(shè)減速機(jī)構(gòu)，降低螺桿泵的轉(zhuǎn)速，延長(zhǎng)了單螺桿泵的壽命，由于單螺桿泵具有投資小，適應(yīng)性強(qiáng)，效率較高等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用越來(lái)越普遍[32][33][34][35]。在我國(guó)，大慶油田率先引用單螺桿泵，通過對(duì)產(chǎn)品的研究試驗(yàn)，大慶油田已可自主開發(fā)出成熟的地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵采油技術(shù)。從現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用結(jié)果，，也說明了螺桿泵在大慶油田的后繼開發(fā)中確實(shí)有一定的優(yōu)越性[36]。2.2 單螺桿泵的結(jié)構(gòu)類型以及作用原理2.2.1 單螺桿泵的結(jié)構(gòu)單螺桿泵主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子由金屬構(gòu)成，為了保證其表面的光滑性和硬度，一般要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行表面拋光和表面鍍鉻處理。定子是由缸套和澆鑄在缸套內(nèi)的橡膠襯套共同組成，缸套和構(gòu)成襯套的橡膠主要是通過粘結(jié)劑連接在一起。下圖 2-1 為轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖和一斷面圖。

第二章 單螺桿泵的基本原理螺桿，又稱轉(zhuǎn)子，從上圖 2-1 可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子的任一截面都是半徑為 R 的圓。轉(zhuǎn)子的形狀我們可以看作一半徑為 R 的圓繞著轉(zhuǎn)子本身的軸線 O Z2，做偏心距為 e 的螺旋運(yùn)動(dòng)形成的，其螺距（導(dǎo)程）為 t。下圖 2-2 為定子襯套的結(jié)構(gòu)圖，定子襯套簡(jiǎn)稱為定子，其截面形狀為由兩個(gè)長(zhǎng)度為4e的直線段和兩個(gè)半徑為R的半圓所組成的長(zhǎng)圓形。定子的雙線內(nèi)表面可以看作是由該截面繞定子襯套的軸線 O Z旋轉(zhuǎn)，并按一定的導(dǎo)程T = 2t做螺旋運(yùn)動(dòng)所形成的[37]。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH327

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 嚴(yán)心浩;饒勇;余林明;;水煤漿螺桿泵定子磨損分析與預(yù)防[J];電站輔機(jī);2007年04期

2 史永慶,肖津,孟青山,費(fèi)國(guó)興;螺桿泵在煤層氣開采中的應(yīng)用和存在的問題[J];國(guó)外石油機(jī)械;1998年01期

3 趙小京;螺桿采油的過去、現(xiàn)在和將來(lái)[J];國(guó)外油田工程;1995年05期

4 楊秀萍;郭津津;;單螺桿泵定子和螺桿的有限元分析[J];機(jī)床與液壓;2007年03期

5 聶志泉;吳曉東;;煤層氣排采技術(shù)評(píng)價(jià)[J];江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

6 鄭學(xué)濤;國(guó)內(nèi)外煤層氣資源及開發(fā)情況[J];江西煤炭科技;1995年04期

7 張勁,張士誠(chéng);常規(guī)螺桿泵定子有限元求解策略[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2004年05期

8 張勁,張士誠(chéng),帥國(guó)臣;常規(guī)螺桿泵定子有限元分析[J];力學(xué)季刊;2003年04期

9 葉衛(wèi)東;韓道權(quán);宋玉杰;杜秀華;;螺桿泵定子與轉(zhuǎn)子的接觸分析[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2008年08期

10 蓋偉濤;戴瑾華;;井下螺桿泵定子的失效分析及解決方法[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2008年09期

本文編號(hào)：2575037