前苏联对低压头螺杆泵的工作特性进行了理论和实验研究,在建立了容积损失、机械损失的理论和经验计算模型的基础上,试验分析了螺杆泵结构参数对其工作性能的影响。研究表明螺杆泵的转子直径、定子导程、偏心距以及定转子间的过盈存在的联系,只有各结构参数维持值的条件下即存在合理值,单螺杆泵才能率和长期的工作,并给出了主要结构参数的优比值选择范围。还专门对定转子间的间隙及过盈对泵特性的影响进行了试验研究。研究认为定转子间的过盈对单螺杆泵的工作性能有很大的影响,增加过盈量可减少容积损失,但也会加大机械损失。这些理论和试验数据只是适用于低压头螺杆泵,而对于采油用的高压头螺杆泵尚需进行有关的试验和理论研究工作。
对采油螺杆泵的工作特性进行了初步试验研究。试验研究了举升介质温度、粘度对螺杆泵工作特性的影响,试验表明举升介质温度、粘度是影响螺杆泵容积效率的主要因素之一,并对螺杆泵工作特性曲线进行了数值模拟,初步分析了螺杆泵定子橡胶溶胀对容积效率的影响及对策。对螺杆泵抽汲含砂流体的进行了研究,研究认为对螺杆泵的结构参数和工作参数进行优化能够降低泵的磨损延长螺杆泵的使用寿命。
单螺杆泵吸入口压力对泵特性影响的试验研究,认为泵吸入口真空度较小时,泵特性参数变化不大,而吸入口真空较大时,泵的工作状况急剧恶化。
采油螺杆泵的工作寿命很大程度上取决于定子衬套耐油橡胶的性能,橡胶定子受多种因素的影响,直接影响螺杆泵的工作特性。主要研制和应用丁睛橡胶、超
高丙烯睛含量橡胶和氢化丁睛橡胶三种。普遍采用的是加工工艺稳定的丁睛橡胶及其改吐胶。
为衬套型线精度提高密封性能的定子型线简易修正法。定子橡胶衬套的型线,建议在设计定子模芯时,应根据橡胶配方的不同,考虑橡胶在硫化过程中的收缩给予修正。对定子橡胶的变形规律,特别是定子橡胶型线的变形规律尚无人进行深入研究。而对于在变形过程中,伴随着几何非线性、物理非线性、理论分析具有局限性的橡胶材料,有限元成为常用的求解方法。
综上所述,在采油螺杆泵工作特性研究中,还有以下不足:
①采油用螺杆泵结构参数、工作参数和实际工况条件下对其工作特性的影响没有系统研究,试验研究和验证工作开展得比较少;
②对螺杆泵定子衬套的变形规律及其对泵特性的影响没有进行研究;
③从改进结构设计、力学特性角度来提高螺杆泵工作特性方面没有进行研究与实践;对润滑特性差的介质的螺杆泵研究和缺乏措施。