螺杆泵采油技术

螺杆泵采油技术
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20世纪20年代法国的 moineau 发明了单螺杆泵水 力机械原理以来，螺杆泵在 众多工业领域得到了广泛的 应用。
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螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其它抽油设备所不能替 代的优越性，我国在螺杆泵应用上达到以下一些技术指标。
扬程可达到1800m 排量可达到240m3/d (下泵深度800m)
锥螺纹抽油杆结构
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插接式抽油杆
根据螺杆泵井抽油杆需要承受垂向拉力，又要承受旋转扭矩的特 点，研究出了插接式螺杆泵抽油杆，该抽油杆的结构如图。
插接式螺杆泵抽油杆结构图
1-杆体上接头；2-O形密封圈； 3-接箍；4-杆体下接头 插接式螺杆泵抽油杆结构示意图 插接式螺杆泵抽油杆的接头
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(一)载荷计算
棘轮棘爪机构摩擦式防反转装置 楔块防反转系统
液压防反转系统
电磁式防反转装置等方式
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锥螺纹抽油杆
锥螺纹抽油杆目前主要以实心杆为主，它的基本结构与普通实心 抽油杆大体相同：杆体也是实心圆形断面的钢杆，两端为镦粗的杆头。 杆头由外螺纹接头、卸荷槽、推承面台肩、扳手方颈、凸缘和圆弧过 度区组成。其不同点为：锥螺纹抽油杆螺纹为钻杆锥螺纹。它是根据 螺杆泵与钻杆运动的相似性，充分利用了钻杆螺纹的锥度和螺距大， 螺纹牙齿刚度大的特点，使得抽油杆螺纹能够承受较大的预紧力而不 滑扣，并且卸荷槽的直径较大，这种螺纹不仅具有良好的密封性，还 能传递较大的轴向载荷和扭矩。
T
e
D
在螺杆泵参数设计过程中，这三个基 本结构参数的合理选择及相互之间的合理 配比显得尤为重要，它们直接影响着螺杆 泵的工作特性和使用寿命。
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螺杆泵理论排量如何计算 ？
已知单螺杆泵转子偏心距e，转子截面圆直径D和定子导程T，推导单螺杆 泵每转的理论排量计算公式 解： 如图所示： 定子空腔的截面积为两个半圆和一个长方形组成， 转子的截面是圆， 由定子空腔与转子形成的空腔截面积为 ：
现场维护操作人员的安全，成为生产事故的隐患。
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地面驱动装置防反转及安全防护技术
地面驱动装置防反转结构形式及工作特点
为了解决螺杆泵采油系统停机反转造成系统故障， 普遍在驱动装置中设置机械防反转系统。防反转系统可 以装在输出轴或输入轴上，装在输入轴上的防反转系统 受到的工作扭矩远小于装在输出轴上的工作扭矩，但装 置横向尺寸也相应变大。综合考虑选用防反转系统装在 输入轴上的方案较好，易于调整维护。 目前机械防反转系统主要有
停机后，在油管及外输管线内的液体与套管内井液压差作 用下，螺杆泵会变成液压马达，使转子及连接的杆柱快速反转。
油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套
压差恢复平衡为止。
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螺杆泵采油系统停机反转有什么危害？
A 螺杆泵的反转会使杆柱脱扣、光杆甩弯，地面驱
动装置零部件损坏；
B 螺杆泵的反转不仅会危及设备的安全，还会危及
应用 范围
油品性质：（稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等）
井温可达到120℃ 直井 斜度不大于30度的斜井
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电动潜油螺杆泵
为满足稠油井、斜井及水平井举 升的需要，应开发应用电动潜油螺杆 泵。其系统由地面控制系统、井下电 缆、螺杆泵、保护器、减速器和电机 等组成。
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探索新型螺杆泵
主要包括以下几种泵： 金属定子螺杆泵 等壁厚定子螺杆泵 合成材料螺杆泵 空心转子螺杆泵 多吸入口螺杆泵。
1-下接头； 2-限位销； 3-定子； 4-转子； 5-上接头
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简述螺杆泵工作 原理
沿着螺杆泵的全长，在转
子外表面与定子橡胶衬套内表 面间形成多个密封腔室；随着 转子的转动，在吸入端转子与 定子橡胶衬套内表面间会不断 形成密封腔室，并向排出端推 移，最后在排出端消失，油液 在吸入端压差的作用下被吸入， 并由吸入端推挤到排出端，压 力不断升高，流量非常均匀 。 螺杆泵工作的过程本质上也就 是密封腔室不断形成、推移和 消失的过程。
Q 1440 q n 106
式中： Q——螺杆泵理论排量，m3/d； q——螺杆泵每转排量，ml/r； n——转子转速，r/min。
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地面驱动单螺杆泵采油系统由哪几部分组成？
５ 6 5 7
４ 3 2 1
8 9 10 11
可分为地面和井下两大部分。 地面部分包括:驱动头和控制 柜，井下部分包括：井下泵、 抽油杆、油管、配套工具 （如锚定工具、扶正器）等。 见左图。
定转子间摩擦扭矩： 液体摩擦扭矩：
M f k0 ( 0 ) f R
惯性扭矩：
Ma J d
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• 螺杆泵水力特性
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一是 二是
一次性投资少。 与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽
油机相比，螺杆泵的结构简单，一次性投资最低。
泵效高，节能，维护费用低。由于螺杆泵工作时负载稳
定，机械损失小，泵效可达90%，系统效率高可达50%以上。 设备结构简单、体积小，维护方便。
三是
占地面积小。螺杆泵的地面装置简单，安装方便。
四是
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螺杆泵定、转子的线数
目前所应用的螺杆泵线数均采用 N/N+1形式，即定子的线数总
是比转子的线数多一线，这是由空间啮合理论所决定的。螺杆泵
的线数与螺杆数量是两个根本不同的概念，不应混为一谈。
1：2结构
2：3结构
3：4结构
4：5结构
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螺杆泵有哪些重要结构参数？
螺杆泵三个重要的结构参数：
e ——转子偏心距，mm； D ——转子截圆直径，mm； T ——定子导程，mm。
螺杆泵(转子)转动一周(2π)时，封闭腔中的液体将沿轴线移动T的距离， 在任意横截面中，液体占有的面积为定子橡胶衬套截面所包围的空腔截 面与螺杆截面积之差，因此单螺杆泵每转的理论排量为：
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Q＝４eDT n
螺杆泵理论排量如何计算 ？
理论每转排量公式如下：
q＝４eDT
现场应用中，根据选用泵的型号可计算出理论排量， 公式如下：
wenku.baidu.com
载荷：
自重
浮力
压差
D2 Ff ( Ph Pc ) 4
Fa 4eDP 4
( D 2 d 22 ) P
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(二)扭矩计算
扭矩：M M P M f M y (L x) Ma (L x) M z N x
泵压差扭矩：
P q 2eDT MP P 2
1－电控箱； 2-电机； 3-皮带； 4-方卡子； 5-光杆； 6-减速箱； 7-专用井口； 8-抽油杆； 9-抽油杆扶正器； 10-油管扶正器； 11-油管； 12-螺杆泵； 13-套管； 14-定位销； 15-锚定装置；16-筛管 15
12 13 14 15
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地面驱动装置工作原理
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当螺杆泵采油系统工作时，电动机的动力通 过皮带轮一级减速系统、齿轮二级减速系统
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传递到驱动装置输出轴上，输出轴通过方卡
子带动抽油杆柱、井下泵旋转，传递动力扭 矩，抽吸井液。
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地面驱动装置的传动原理
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地面驱动装置防反转及安全防护技术 螺杆泵系统反转原因及危害
停 机 反 转 的 原 因 分 析 螺杆泵停机后或卡泵时，贮存在杆柱中的弹性变形能会
快速释放，使杆柱快速反转。
七是
适合于海上油田丛式井组和水平井。螺杆泵可下在斜直井 段，而且设备占地面积小，因此适合于海上采油。
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什么是螺杆泵？
螺杆泵又叫渐进式容积泵， 由定子和转子组成，两者的螺旋 状过盈配合形成连续密封的腔体， 通过转子的旋转运动实现对介质 的传输。
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井下单螺杆泵由哪几部分组成？
井下单螺杆泵由定子和 转子组成。定子由钢制外 套和橡胶衬套组成，定子 内表面呈双螺旋曲面，与 转子外表面相配合。转子 由合金钢的棒料经过精车、 镀铬并抛光加工而成。转 子有空心转子和实心转子 两种。
适合稠油开采。一般说来，螺杆泵适合于粘度为
8000mPa.s以下的原油开采，因此多数稠油井都可应用。
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五是
适应高含砂井。理论上，螺杆泵可输送含砂量达 80% 的砂 浆，在原油中含砂量达40%的情况下也可正常生产 。
六是
适应高含气井。螺杆泵不会发生气锁，因此较适合于油气 混输，但井下泵入口的游离气会影响容积效率。