螺杆泵采油

螺杆泵采油

发布：多吉利来源：

减小字体增大字体螺杆泵采油

螺杆泵（PCP，Progressing Cavity Pump）是以液体产生的旋转位移为泵送基础的一种新型机械采油装置。它融合了柱塞泵和离心泵的优点，无阀、运动件少、流道简单、过流面积大、油流扰动小。在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，同其它采油方式相比具有灵活可靠、抗磨蚀及容积效率高等特点。随着合成橡胶和粘结技术的发展，使螺杆泵也成为稠油出砂冷采、聚合物驱油的油田主要的人工举升方式。生产厂家主要有美国的Centrilift（Baker Hughes公司的分部）、Amoco、Reda等几个大公司，它们以其雄厚的经济、技术实力，很快就研制成功并进入批量生产阶段，在技术及产品上均处于世界领先地位。在加拿大主要由Corod公司，法国PCM公司，英国的Moyno泵有限责任公司、美国的Kois & Moyno公司，我国现加工制造螺杆泵的厂家有北京石油机械厂、唐山玉联有限责任公司、上海东方、潍坊生建、胜利高原、天津螺杆机械有限责任公司等多家，应用及配套技术也相对成熟，现已成熟的螺杆泵采油配套技术有：管柱防脱技术，杆柱防脱技术、管柱、杆柱扶正技术、螺杆泵井清、防蜡解堵工艺技术。这些配套技术的成功应用使螺杆泵在稠油开采领域得到了较广泛的应用。

一、螺杆泵采油系统

螺杆泵采油系统按驱动方式可划分为地面驱动和井下驱动两大类，而地面驱动按不同驱动形式又可分为皮带传动和直接传动两种形式，井下驱动也可分为电驱动和液压驱动两种形式。在整个螺杆泵采油系统中，地面驱动发展较早、也较成熟，但是井下驱动避免了地面驱动扭矩的损失、设备也比较少，具有较高的采油效率，国内正处于试验阶段。

1. 地面驱动螺杆泵系统

地面驱动螺杆泵装置是利用抽油杆传递地面电机的扭矩，带动井下螺杆泵转动来举升原油。就其驱动方式而言，它是一种旋转运动的有杆泵。其装置主要由驱动系统、联接器、抽油杆及井下抽油装置组成。但随着丛式井、定向井及斜井的日益增多，地面驱动螺杆泵开始暴露出其缺陷，由于不断的扭转常使抽油杆接箍松脱，丝扣损坏，特别是在下泵较深，负荷较大的井中更为严重；另外，在丛式井、定向井和斜井中，常规的地面驱动系统还要经受抽油杆损坏和抽油杆与油管偏磨产生的漏失问题，增加了油井因抽油杆失效所造成的损失，使油井作业费用增加。

1）电控箱

电控箱由控制系统、监测和保护系统组成。电控箱完成螺杆泵整机的控制，起着监控和保护作用。

电控箱装有JD-5-V系列保护器，实现电动机的过载、短路、断相、堵转及三相电流严重不平衡自动的保护功能，动作灵敏可靠。

（1）控制系统

合上空气开关后，按下启动按钮，交流接触器得电吸合，接通主电路，使电动机运行，螺杆泵便可正常运转。当准备停止工作时，只需按下常闭按钮，交流接触器失电断开主电路，电动机停止运转，螺杆泵便停止工作。

（2）监测和保护系统

电控箱配有电流表，可监测电动机工作时电流。当电动机启动时或不需要测量电流时，电流表按钮短路，起保护电流表的作用，按下即可读表，得到电流数。

2）地面驱动装置

地面驱动装置是指油管头下法兰以上与地面出油管线相连接部分设备的总称，是为井下螺杆泵提供动力和适宜的转速，承受杆柱的轴向载荷，为油井产出液进入地面输油管线提供通道，并密封产出液、防止其渗漏到井场。

根据原动机不同可分为电动机机械驱动、内燃机驱动和气动驱动三种方式；按装置调速方式可分为无级调速驱动装置和有级调速驱动装置。无级调速方式根据实现方法的不同又有机械式无级调速、变频电动机式无级调速。有的产品还将驱动装置和电控箱进行机电一体化技术集成，对驱动装置实行远距离集中监测控制管理。目前国内油田主要应用的是电动机机械驱动、有级调速、井口法兰连接的地面驱动装置。

3）螺杆泵井口

目前螺杆泵井口主要有Ф25、Ф28、Ф36和Ф38四种型号，分别适应Ф25、Ф28、Ф36和Ф38四种光杆。其特点是简化了采油树，减小了地面驱动装置的振动，使用、维修、保养方便。

4）抽油杆柱

抽油杆柱是螺杆泵采油系统中的主要组成部分，是动力传递的重要环节。螺杆泵井同抽油机井用抽油杆柱不同，螺杆泵用抽油杆不仅承受杆柱自身重量、举升液体的载荷，而且要传递扭矩。要求抽油杆柱具备同等级别普通抽油杆相同的机械性能的同时，还具有承受扭矩、防反转卸扣的机械性能。

螺杆泵用抽油杆可以分为以下几种类型：实心抽油杆、实心防脱抽油杆、空心抽油杆和空心防脱抽油杆。5）辅助器具

油管锚。由于螺杆泵的工作负载表现为扭矩，转子扭矩通过定子作用在油管上，使用油管锚可以防止油管转动，减轻油管磨损。

抽油杆扶正器。由于螺杆泵转子具有偏心，所以高速转动的抽油杆柱会造成井口振动和杆柱与管柱摩擦，在抽油杆上安装扶正器是解决该问题的主要手段，特别是高转速的螺杆泵井。抽油杆扶正器一般采用抗磨损的尼龙材料制造。

油管扶正器。由于螺杆泵转子离心力的作用，定子受到周期性冲击产生振动，为减小或消除定子的振动需要在定子附近安装油管扶正器。安装时直接套在油管上，一般在定子上提拉短节处安装较为适宜，而对于采用反扣油管的管柱，则需在定子上、下接头处分别安装扶正器。目前油管扶正器的材料主要使用橡胶。

2. 井下驱动螺杆泵系统

多数井下驱动螺杆泵装置其驱动方式为电动或液压马达，它是另一种形式的潜油电泵（无杆泵）。其井下部分由电机、保护器和螺杆泵组成，潜油电动螺杆泵井下机组主要由四极潜油电机、电机保护器、行星齿轮减速器、减速器保护器、螺杆泵组成。地面电能通过电缆传递给井下电机，带动螺杆泵旋转，将井液排到地面。采用液压马达的井下驱动螺杆泵装置主要用于油井测试过程中。

潜油电动螺杆泵工作原理是动力及引接电缆将电力传送至井下潜油电机，潜油电机通过齿轮减速器和双万向节驱动螺杆泵在低速下转动，井液经过泵增压后，通过油管举升到地面。

潜油电动螺杆泵井下机组主要由四极潜油电机、电机保护器、行星齿轮减速器、减速器保护器、螺杆泵组成。潜油电动螺杆泵的关键部件包括：（1）四极电机；（2）潜油减速器；（3）减速器保护器；（4）双万向节等。

目前电动潜油单螺杆泵有单螺杆、双螺杆和三螺杆等3种形式，其采油系统为上下2个左右旋转的转子并联。电动潜油单螺杆泵见表4-1。

表4-1 国外电动潜油单螺杆泵