| 1防偏磨旋流扶正器的设计
1.1结构设计
抽油杆柱带动抽油泵柱塞做上下往复运动，上冲程时，油管中的液体随抽油杆柱同步向上运动，抽油杆柱与液体之间没有相对运动；下冲程时，抽油杆柱向下运动，而油管内液体不运动，抽油杆柱与油管中液体之间存在相对运动。根据这一特点，设计了如图1所示的旋流扶正器，在其本体上设计有右旋导流槽，下部与柱塞上游动阀直接连接。
1.2工作原理
下冲程时，固定阀关闭，游动阀开启，泵筒内的液体沿右旋螺旋槽做螺旋上升运动，同时液体会对螺旋槽产生作用力，对此作用力分解，产生向左的径向力克服阻力，进而产生力矩，带动柱塞做向左旋转运动。上冲程时，抽油杆柱与油管中液体之间无相对运动，液体不会对螺旋转子产生作用，此时柱塞不转动。这样就避免了柱塞总在某一处磨损，解决了柱塞偏磨严重问题。
1.3技术参数
螺旋倾角18°螺旋转子长度60mm螺旋转子内径42mm螺旋转子外径58mm螺旋槽顶宽34mm螺旋槽底度18mm
1.4数值模拟
对于旋流扶正器，存在2个方向的力矩：一个是液体推动旋流扶正器转动的动力矩；另一个是阻力矩。当动力矩大于阻力矩时，旋流扶正器转动；反之，就不转动。本文对旋流扶正器处的流场做了数值模拟，得到流体流过旋流扶正器时对螺旋槽所产生的动力矩，并与由于流体介质的粘性所产生的阻力矩进行比较，从而判断长塞环封抽油泵在抽油过程中旋流扶正器是否按照设计目的转动。
边界条件：进口为速度入口；在螺旋导流槽的出口进行了一定的延长，并设为自由出口边界条件，螺45石油矿场机械2010年3月旋槽壁面为无滑移壁面边界条件。
1.5结果分析
以25－225CYBCHFI型长塞环封高效防砂抽油泵为研究对象，在理论排量为7.69×10-4 m3 /s的工况下，用Fluent软件模拟旋流扶正器螺旋导流槽处的流场，介质为原油，密度为900kg/m3，动力粘度为2Pas.模型选取雷诺应力模型，计算的迭代误差精度为10-5.经过迭代得到了螺旋导流槽处的流场情况。
压力沿着螺旋面均匀变化，不存在突变情况；在同一径向位置，压力面所对应的静压明显高于吸力面所对应的静压。由软件计算输出结果可知：流体流过旋流扶正器时对4个螺旋槽产生的扭矩为0.38Nm；同时，由于流体的粘性会产生反方向的摩擦力，阻止旋流扶正器旋转。通过模拟计算结果可以得到流体的粘性对4个螺旋槽的阻力力矩为0.125Nm.根据以上数值模拟计算，流体流过旋流扶正器时，对螺旋槽所产生的动力矩远远大于由于流体介质的粘性所产生的阻力矩，从而可知长塞环封抽油泵在抽油过程中，旋流扶正器既起到扶正作用又可使抽汲液体充分旋流，避免柱塞和密封总成总在某一处磨损，从而起到防偏磨的作用。
2现场应用
2008年初，采用新研制旋流扶正器的长塞环封防砂抽油泵在大庆油田采油六厂及辽河油田高升采油厂现场试验，不到2a的时间内，其井下维修费用降低28%，泵效提高15%～30%，抽油泵维修费用降低45%.平均单井检泵周期延长85d，取得了较好的经济效益。
3结语
通过现场实际应用，本文所设计的旋流扶正器能带动柱塞转动，并高效可靠地工作，解决了抽油过程中偏磨严重的问题。 |
