螺杆泵专业知识讲解

六、螺杆泵系统效率
1、输入功率 螺杆泵井的输入功率即电动机输入功率。
N 3UI cos 1000
N——螺杆泵系统的输入功率，KW； I——实测电流值，A； U——实测电压值，V；
cosφ——功率因数。
六、螺杆泵系统效率
2、螺杆泵有效功率 螺杆泵有效功率是指螺杆泵用来举升液体 的功率。
N
e
二、螺杆泵工作原理
三、螺杆泵排量计算
螺杆泵的理论排量 Q=5760eDTn 或 Q=11520eDtn 式中：
Q——螺杆泵的理论排量，m3/d；
e——转子的偏心距，mm； T——定子的导程，mm；
D——转子的截面圆直径，mm；
三、螺杆泵排量计算
t——转子的螺距，mm，T=2t； n——转子的转速，min-1
δ
0
0.005 ～ 0.001 ） D （ mm ） （
过盈量越大，单级工作压差越大，转子摩擦扭 矩越大。过盈量越小，单级工作压差越小，满足 不了油井举升要求。
四、螺杆泵的性能参数
2、螺杆泵的级数 转子上两个相邻螺纹之间的距离称为螺距； 每两个螺距为一个导程，单螺杆泵一般规 定一个导程为一级。级数越多，扬程越大。 泵的级数Z决定了螺杆泵定子、转子长度。
轴连接光杆，由光杆通过抽油杆将动力传递
到井下螺杆泵转子。
一、螺杆泵结构
（2）电动机
电动机是螺杆泵井的动力源，它将电能转化
为机械能。一般用防爆型三相异步电动机。
（3）密封装置
密封装置有机械密封和静密封两种。
机械密封分上置式和下置式两种，上置式机
械密封装置位于减速器上部；下置式位于减速器 下方。
一、螺杆泵结构
静密封位于机械密封的上端。密封的主要 作用十防止井液流出，起密封光杆的作用。 （4）方卡子 方卡子包括承重卡子和扭矩卡子。
方卡子的主要作用是将减速箱输出轴与光
杆连接起来，起悬挂抽油杆和承受扭矩的作用。
一、螺杆泵结构
4、井下螺杆泵部分 井下螺杆泵是由转子和定子组成。
一、螺杆泵结构
一个转子就是一个横截面为圆形的长螺旋 体，由高强度钢精工制作，表面镀铬，具有 良好的抗磨性。 定子是由合成橡胶铸制而成的内嵌式双螺
e
T
D
三、螺杆泵排量计算
泵的容积效率ηv螺杆泵的实际排量Qs理论 排量Q之比。 表达式为：


V
Q
Q
s
四、螺杆泵的性能参数
1、定、转子的过盈量
螺杆泵的单级扬程一般小于70m，单级最大压 差小于0.7MPa（设计为0.5MPa）。 工作压差的影响因素有结构参数、工作参数和 转子、定子的机械性能。更重要的是定子、转子 间的过盈量δ0。
四、螺杆泵的性能参数
螺杆泵工作特性曲线的应用 1) 选井选泵 螺杆泵工作特性曲线是选井选泵的基本依据。根据油井的产能和 合理流压，选择合适的泵型，从而使泵的排量、举升能力与油井产 能、合理流压相协调，进而使螺杆泵采油井在合理工况下稳定生产。 2) 工况分析与故障诊断 螺杆泵工作特性曲线是螺杆泵采油井工况分析与故障诊断的基础。 将螺杆泵采油井的各类生产数据及测试的工作特性数据与螺杆泵工 作特性曲线进行对比，就可判断出螺杆泵是否工作在合理工作区域 内，同时也能判断出螺杆泵是否存在故障及其故障类型。 3) 产品质量性能评价 螺杆泵工பைடு நூலகம்特性曲线是评价螺杆泵产品质量性能的主要标准。螺 杆泵工作特性曲线能够全面地反映出螺杆泵的举升特性、能耗特性。 因此，螺杆泵产品能否满足油井举升，产品质量是否合格，通过检 测，获得螺杆泵工作特性曲线，结合螺杆泵定子橡胶的机械物理性 能和耐油、气浸性能试验数据，可综合判定螺杆泵的性能和质量。

Q
H
L
86400 102
Ne——螺杆泵的有效功率，KW；
QL——油井的日产液量，m3/d；
H——有效扬程，m； ρ——油井中液体的密度，kg/m3。
六、螺杆泵系统效率
3、有效扬程
有效扬程是指螺杆泵将井中液体举升的高度。
9 .8 L H——有效扬程，m； H Lf
pt
pc
头处分别安装扶正器较好。
目前使用的有：弹簧式、橡胶式。
五、采油管柱及配套技术
油管橡胶扶正器
金属刚性扶正器
五、采油管柱及配套技术
抽油杆柱在油管内转动，会引起井口的振 动及油杆柱与油杆柱的摩擦，特别是斜井， 杆、管摩擦非常严重。因此必须加油杆扶正 器。 抽油杆磨损情况：
五、采油管柱及配套技术
螺杆泵专用油杆扶正器
一、螺杆泵结构
目
二、螺杆泵工作原理 三、螺杆泵排量计算
四、螺杆泵的性能参数
录
五、采油管柱及配套技术
六、螺杆泵系统效率
七、故障诊断及排除方法
八、例题详解
一、螺杆泵结构
1、概述 螺杆泵采油按驱动方式分为井下电动潜油 螺杆泵和地面驱动井下螺杆泵。
按传递动力的方式将螺杆泵划分为有杆泵
和无杆泵。井下电动潜油螺杆泵属于无杆泵，
一、螺杆泵结构
3、地面驱动部分 地面驱动部分（机头）把动力传递给井 下转子实现抽油，包括减速箱、皮带、传动、
防爆电动机、密封装置、支架、方卡子。
一、螺杆泵结构
（1）减速箱 减速箱由两个垂直啮合的伞形齿轮组成， 一个装在大皮带轮上，一个装在驱动轴上。 主要作用是传递动力实现一级减速，它将
电动机的动力由输入轴传递到输出轴，输出
4、螺杆泵特性曲线的应用
η
v
% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
M，N· m，η % 500 400 300 200 100 ③ ② 100 80 60 40 20
0 0
0 0
①
0
2
4
6
8 P
10 12 MPa
图2-9 螺杆泵工作特性曲线及模拟特性曲线
①—扭矩曲线；②—系统效率曲线；③—容积效率曲线 ——检测曲线；----模拟曲线
五、采油管柱及配套技术
② 降压制动防反转：采用电器控制原理，停 机时先降压运行一段时间，缓慢降低转速，使 抽油杆的弹性能释放一部分后再停机。 ③ 井下回流控制阀：在螺杆泵的吸入口处安
装单流阀，使螺杆泵停机后油管内液体不能回
流。
五、采油管柱及配套技术
（3）油管扶正技术 采用正扣油管的油管柱，在定子上接头处 安装扶正器较为适宜； 采用反扣油管的油管柱，在定子上、下接
二、螺杆泵工作原理
转子与定子密切配合形成一系列的封闭和空腔（空腔的大
小取决于转子螺距长度、直径和偏心距离），当转子转动时，
封闭腔沿轴向由吸入端向排出端运移，在排出端消失。同时吸 入端形成新的封闭腔，其中空腔内所盛满的液体有随着封闭腔 的运移由吸入端推挤到排出端。这种封闭腔和空腔的不断形成、 运移、消失，起到泵送液体并将液体排出井口的作用。
七、故障诊断及排除方法
螺杆泵采油系统常见的故障有：抽油杆断脱、 油管脱落、吸入部分堵塞、定子橡胶脱落等。 目前常用的故障诊断方法有电流法和憋压法。 （一）电流法 电流法就是通过测试电动机的工作电流，根据 工作电流的大小来诊断油井工作状况的方法。见下 表。
七、故障诊断及排除方法
电流法诊断油井故障 工作电流 特征 接近电动机空转电流 无排量，油套不联通 无排量，油套联通 接近正常运转电流 排量较小，液面较高
五、采油管柱及配套技术
反 扣 油 管 防 扭 锚
支 撑 卡 瓦 张 力 锚
反扣油管 管柱
防扭锚 管柱
支撑卡瓦 管柱
张力锚 管柱
图 3－ 1－ 1防 脱 管 柱 示 意 图
五、采油管柱及配套技术
抽油杆防脱技术
（1）抽油杆脱扣的原因
① 载荷扭矩过大；
② 停机后，油管内液体回流，冲击转子反转脱扣； ③ 作业施工原因：作业时油杆上扣不够。 （2）油杆柱防脱技术 ① 安装机械防反转装置：在驱动头上安装防反转 装置，是抽油杆不能反转。
五、采油管柱及配套技术
1、管柱及杆柱组成 油管柱 油管柱分为自由式螺杆泵管柱和固定式螺 杆泵管柱。 目前大多数油井都采用固定式管柱。固定
式油管柱由油管悬挂器、油管、定子、尾管、
油管锚，定位销及磁防蜡器等组成
五、采油管柱及配套技术
抽油杆 抽油杆由光杆、方卡子、抽油杆防脱器、抽油杆（实心 或空心）、抽油杆扶正器、转子等组成。 防冲距 防冲距是指转子下入井中后最下端到定位销之间的距离。 上提防冲距是保证正常生产中转子不磨定子的限位销。
一、螺杆泵结构
2、电控部分 主要包括电控箱、电缆等。 电控箱是螺杆泵井的控制部分，控制电动
机的起动与停止。该装置能自动显示、记录
螺杆泵井正常生产中的电流、电压、累计运
行时间等，有过载、欠载自动保护功能，确
保油井正常生产。
一、螺杆泵结构
目前具有各项特殊功能的电控箱得到研发 应用，如：变频控制柜、电机节能控制柜、电 参数连续监测控制柜等。
一、螺杆泵结构
(5)抽油杆防反转装置：起防止抽油杆倒扣的作用。
(6)油管防脱装置：起锚定泵和油管的作用。
(7)防蜡器：能延缓原油中石蜡和胶质在油管内壁
的沉积速度。
(8)防抽空装置：安装井口流量或压力式抽空保护
装置可避免地层供液不足造成的螺杆泵定子干磨损坏。
(9)筛管：过滤油层流体，防止砂子大量进入泵中。
防冲距＝（泵深*0.07%＋0.4）m，防冲距提好后，驱动光杆
卡子和承重方卡子必须上紧，防止光杆下滑卡泵；光余要求 在1.2m---1.4m之间。
五、采油管柱及配套技术
2、配套工艺技术
油管柱防脱技术 (1)油管脱扣的原因 转子顺时针转动时，转子与定子的摩擦对定 子产生扭矩，导致定子上部正扣油管倒扣脱落。 （2）防脱技术 安装锚定器（油管锚）和反扣油管两种方法。
旋体。固定于钢管内，其上端与油管连接，
转子位于定子内转动，实现抽汲功能。
一、螺杆泵结构
5、配套工具部分
（1）专用井口：与普通井口基本相同，但是增加
了井口强度，减小了地面驱动装置的震动。 （2）特殊光杆：强度大，防断裂，光洁度高，有 利于井口密封。 （3）抽油杆扶正器：起避免或减缓抽油杆与油管 的磨损的作用。 （4）油管扶正器：起减小油管柱震动或磨损的作 用。
地面驱动井下螺杆泵属于有杆泵。两种泵的样
式及区别请见下图。
一、螺杆泵结构
井下电动潜油螺杆泵
地面驱动井下螺杆泵
一、螺杆泵结构
螺杆泵系统由电控部分、地面驱动部分、
井下螺杆泵及一些配套工具组成。
6 5 7 ５ ４ 3 2 1
8 9 10 11
12
13 14 15 16
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-驱动杆； 9-驱动杆扶正器； 10-油管扶正器； 11-油管； 12-螺杆泵； 13-套管； 14-定位销； 15-防脱装置； 16-筛管
Pt——油井井口油管压力，MPa；
Pc——油井井口套管压力，；
ρL——油井液体的密度，kg/m3；
Lf——油井动液面深度，m。
六、螺杆泵系统效率
4、油井系统效率 油井系统效率是指螺杆泵系统的有效功率 与输入功率之比。

Ne N 100 %
η——油井系统效率，%；
Ne——有效功率，KW；
N——输入功率，KW。
无排量，液面较高 排量较小液面较低 排量正常，油压正常 明显高于正常运转电流 排量降低，油压正常 排量正常（投产初期） 周期性波动 井口脉动出油，转子不连续转动
发生故障的原因 抽油杆断脱 油管脱落或严重漏失 下部油管漏失，定子橡胶磨损严重、失 效，尾管进油部分结蜡或有砂子 尾管进油部分蜡堵或砂堵 油层供液能力差，气影响 油管结蜡严重 出油管线堵 定子橡胶溶胀大，定子不合格 油井间歇出油，泵不合格
七、故障诊断及排除方法
（二）憋压法 憋压法就是通过关闭采油树回压闸门进行 憋压，通过观察井口出油压力（油压）和套压 的变化进行诊断故障的方法。具体分析方法见
下表。
油压、套压 油压不上升且不同于套压 （1）油压不上升且接近套压 （2）油压上升异常缓慢且与套压 变化规律一致 油压上升缓慢且不同于套压 油压与套压接近
憋压法诊断油井故障 工况特性 无排量 无排量
故障形式 抽油杆断脱 油管脱落 油管严重漏失
排量很小 排量小、泵效低、动液面较深 泵严重漏失，气影响，供液能力极差 油套联通 定子橡胶脱落
1、《采油工艺技术》邹艳霞 2、《螺杆泵生产技术》李涛
八、例题详解
一、填空： 1、采油用螺杆泵是（单螺杆式水力）机械的一种。 2、螺杆泵是一种（旋转容积）式泵，它兼有（容积）泵和（离心）泵的优点。 3、螺杆泵有（单头）螺杆泵和（多头）螺杆泵之分。 4、螺杆泵对气的适应性好，相对柱塞泵不会产生“（气锁）”现象，相对离心泵不会 产生“（气蚀）”现象。 5、螺杆泵采油系统主要有两种，一种是（地面）驱动单螺杆泵采油系统，另一种是 （潜油电机）驱动单螺杆泵采油系统。
t
T
T=2t T—转子导程 t—转子螺距
四、螺杆泵的性能参数
3、螺杆泵编号意义 法国泵
300 TP 800
有效扬程800m
单头螺杆泵
转数为500r/min时的 理论排量为300m3/d
四、螺杆泵的性能参数
国产泵
GLB 120 36
级数为36级
理论排量为120mL/r
杆传动螺杆泵
四、螺杆泵的性能参数