[00771709]潜油螺杆泵采油系统数字化设计技术研究

潜油螺杆泵采油技术与目前采用的柱塞式抽油机、潜油离心泵和地面电机驱动螺杆泵等采油技术相比，具有低耗、高效的优点，在高粘度、高含砂量油田以及海上平台、斜井等的采油作业中具有明显优势，市场需求逐年增加。潜油螺杆泵采油系统由潜油电机、专用减速器、专用联轴体、螺杆泵等组成，传统设计方法无法有效提高系统的可靠性和使用寿命，不能充分利用零部件信息资源，缺少有效的数据管理和过程管理，难以解决系统中各个部件的结构参数和工作参数的合理匹配问题。将数字化设计技术应用于潜油螺杆泵采油系统的设计中，对提高潜油螺杆泵采油系统的设计质量、开发效率和可靠性具有重要意义。在项目实施过程中，完成的主要科学技术内容包括：1.构建具有产品信息的管理、产品设计过程的管理以及用户信息管理功能的潜油螺杆泵采油系统数字化设计平台，应用数字化设计技术实现产品研发的设计进程、设计数据以及设计方案的管理。2.应用数字化设计技术，开发专用行星减速器、专用联轴体、螺杆泵等的优化设计、运动学分析及仿真模块，并对设计方案快速实施性能与可靠性分析，有效地减小径向尺寸、增加日排油量和泵检周期。3.将零齿差内啮合齿轮副与球面副组合形成新型传动机构，高效传递轴向力、扭矩并实现输出轴相对于输入轴的行星偏转运动，实现机械传动装置创新设计和传动比系列化设计。4.确立螺杆泵最优寿命与影响因素的综合关系模型，建立定子橡胶配方数据库，利用数据库自动匹配不同类型定子橡胶和潜油螺杆泵，提高系统使用寿命。5.建立潜油螺杆泵采油系统各组成部分的数据库和三维模型库，建立数字化的产品模型，采用三维参数化设计技术，实现产品的全相关设计。建立虚拟产品模型，通过进行CAE分析，以减少对物理样机的依赖，将设计进程中可能出现设计错误和工艺错误消除，提高系统的可靠性和重用性。项目通过了辽宁省教育厅主持的鉴定，鉴定结论为:该项成果综合技术性能达到国际先进水平。应用该项研究成果进行潜油螺杆泵采油系统设计，设计效率将提高70%左右，产品使用寿命提高17%以上，产品研发成本降低35%左右。潜油螺杆泵采油系统在稠油开采和海上平台作业中优势突出，在大庆、辽河、大港、胜利、克拉玛依等油田有广阔的应用前景，预计全国年需求量将在4500套以上。该项研究成果的应用将对中国石油钻采机械的技术进步和生产的发展将起积极的促进作用。