[00359829]螺杆泵转速优化方法研究及定子橡胶配方研制

螺杆泵采油适宜于高粘度、高含砂量、高油气(水)比的原油开采，已经在国内外的油田生产中普遍使用。螺杆泵的转速是现场运行中唯一可调的参数，如果选择不合理，将引发油井抽空“烧泵”、泵效下降和使用寿命缩短等问题，它的控制策略一直是人们关注的焦点。同时如何根据实际油井工况研制螺杆泵定子橡胶配方，避免定子橡胶的脱胶和溶胶，提高其耐磨性、耐热(油)老化性、耐化学腐蚀性也一直是石油领域内的研究热点。项目针对上述问题进行了深入的研究，取得了以下研究成果。1.基于螺杆泵最佳经济使用寿命的理念，全面、系统地分析了原油粘度、含砂量、温度、油井供液能力以及橡胶磨损等因素对螺杆泵转子转速的耦合影响关系，构建了基于人工神经网络技术的转速优化模型。开发了螺杆泵转速优化系统，实现了对螺杆泵转速的实时控制；构建了螺杆泵转速优化试验平台，实现了螺杆泵转速优化的试验测试。2.通过对螺杆泵定子常用的丁腈橡胶进行表面氧化改性处理，在保证材料总体韧性和弹性的基础上提高了表面的硬度，使丁腈橡胶的力学性能、耐磨性和耐热油老化性能大幅度提高。3.从耐热(油)溶胀性和耐磨损性角度，进行了不同配比的丁腈橡胶(NBR)与氟橡胶(FKM)共混胶的研制，确定了满足不同井况的丁腈橡胶与氟橡胶共混胶的最优配比。螺杆泵转速优化系统、表面氧化改性的丁腈橡胶及丁腈橡胶与氟橡胶共混胶已成功应用于辽河油田的螺杆泵采油机组。现场运行证明，应用上述研究成果的螺杆泵采油机组比此前机组平均排量增加20m<'3>/d，平均使用寿命延长4个月，极大地减少了设备的维护成本。以原油每吨5000元计算，一台螺杆泵一年能够增加收入29.2万元，同时减少维护费用和设备采购安装费用6.6万元(以每台购置安装费20万元计算)，总收益达到35.8万元。螺杆泵采油系统在辽河、大港、胜利等环渤海油田有广阔的市场，尤其在海上平台和沼泽地区作业，更能发挥其独特作用，预计全国年需求量将在4500套以上。若采用上述研究成果的螺杆泵采油系统，每年将会使总收益增加161100万元。在该项目实施过程中，发表学术论文36篇(其中SCI、EI及ISTP共收录25篇)，出版学术专著1部。项目核心技术拥有自主知识产权，已获授权软件著作权1项、发明专利2项、实用新型专利1项，申报受理发明专利5项。