螺桿泵采油技術(shù)

1、1,螺桿泵采油技術(shù)主講：王海文單位：中國石油大學(xué)（華東） 石油工程學(xué)院電話：0546-8391745郵件：sydxwhw@sohu.com,,,2,,,,20世紀(jì)20年代法國的moineau 發(fā)明了單螺桿泵水力機(jī)械原理以來，螺桿泵在眾多工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。,,3,,螺桿泵作為一種機(jī)械采油設(shè)備，它具有其它抽油設(shè)備所不能替代的優(yōu)越性，我國在螺桿泵應(yīng)用上達(dá)到以下一些技術(shù)指標(biāo)。,應(yīng)用范圍,揚(yáng)程可達(dá)到1800

2、m,排量可達(dá)到240m3/d (下泵深度800m),油品性質(zhì)：（稠油、含砂、高含水、聚驅(qū)采油井等）,井溫可達(dá)到120℃,直井,斜度不大于30度的斜井,,4,,電動潛油螺桿泵,為滿足稠油井、斜井及水平井舉升的需要，應(yīng)開發(fā)應(yīng)用電動潛油螺桿泵。其系統(tǒng)由地面控制系統(tǒng)、井下電纜、螺桿泵、保護(hù)器、減速器和電機(jī)等組成。,,5,,(三)螺桿泵采油技術(shù)的發(fā)展趨勢,主要包括以下幾種泵：金屬定子螺桿泵等壁厚定子螺桿泵合成材料螺桿泵空心轉(zhuǎn)子螺桿

3、泵多吸入口螺桿泵。,探索新型螺桿泵,,6,螺桿泵采油的技術(shù)特點(diǎn)是什么？,,一是,一次性投資少。與電動潛油泵、水力活塞泵和游梁式抽油機(jī)相比，螺桿泵的結(jié)構(gòu)簡單，一次性投資最低。,,二是,泵效高，節(jié)能，維護(hù)費(fèi)用低。由于螺桿泵工作時(shí)負(fù)載穩(wěn)定，機(jī)械損失小，泵效可達(dá)90%，系統(tǒng)效率高可達(dá)50%以上。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小，維護(hù)方便。,,三是,占地面積小。螺桿泵的地面裝置簡單，安裝方便。,,四是,適合稠油開采。一般說來，螺桿泵適合于粘度為8000m

4、Pa.s以下的原油開采，因此多數(shù)稠油井都可應(yīng)用。,,7,,五是,適應(yīng)高含砂井。理論上，螺桿泵可輸送含砂量達(dá)80%的砂漿，在原油中含砂量達(dá)40%的情況下也可正常生產(chǎn) 。,,六是,適應(yīng)高含氣井。螺桿泵不會發(fā)生氣鎖，因此較適合于油氣混輸，但井下泵入口的游離氣會影響容積效率。,,七是,適合于海上油田叢式井組和水平井。螺桿泵可下在斜直井段，而且設(shè)備占地面積小，因此適合于海上采油。,螺桿泵采油的技術(shù)特點(diǎn)是什么？,,8,,,,什么是螺桿泵？

5、 螺桿泵又叫漸進(jìn)式容積泵，由定子和轉(zhuǎn)子組成，兩者的螺旋狀過盈配合形成連續(xù)密封的腔體，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)的傳輸。,,,9,井下單螺桿泵由哪幾部分組成？,井下單螺桿泵由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鋼制外套和橡膠襯套組成，定子內(nèi)表面呈雙螺旋曲面，與轉(zhuǎn)子外表面相配合。轉(zhuǎn)子由合金鋼的棒料經(jīng)過精車、鍍鉻并拋光加工而成。轉(zhuǎn)子有空心轉(zhuǎn)子和實(shí)心轉(zhuǎn)子兩種。,,,1-下接頭；2-限位銷；3-定子；4-轉(zhuǎn)子；5-上接頭,,10,,沿著螺桿泵的全長

6、，在轉(zhuǎn)子外表面與定子橡膠襯套內(nèi)表面間形成多個(gè)密封腔室；隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，在吸入端轉(zhuǎn)子與定子橡膠襯套內(nèi)表面間會不斷形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端壓差的作用下被吸入，并由吸入端推擠到排出端，壓力不斷升高，流量非常均勻 。螺桿泵工作的過程本質(zhì)上也就是密封腔室不斷形成、推移和消失的過程。,簡述螺桿泵工作原理,,,11,,(一)、螺桿泵基礎(chǔ)知識,螺桿泵定、轉(zhuǎn)子的線數(shù),目前所應(yīng)用的螺桿泵線數(shù)均采用N/N+1形式，即定子的

7、線數(shù)總是比轉(zhuǎn)子的線數(shù)多一線，這是由空間嚙合理論所決定的。螺桿泵的線數(shù)與螺桿數(shù)量是兩個(gè)根本不同的概念，不應(yīng)混為一談。,1：2結(jié)構(gòu) 2：3結(jié)構(gòu) 3：4結(jié)構(gòu) 4：5結(jié)構(gòu),,12,螺桿泵有哪些重要結(jié)構(gòu)參數(shù)？,e ——轉(zhuǎn)子偏心距，mm；D ——轉(zhuǎn)子截圓直徑，mm；T ——定子導(dǎo)程，mm。,螺桿泵三個(gè)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)：,在螺桿泵參數(shù)設(shè)計(jì)過程中，這三個(gè)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇及相互之間的合理配比顯得尤為重要

8、，它們直接影響著螺桿泵的工作特性和使用壽命。,,,13,已知單螺桿泵轉(zhuǎn)子偏心距e，轉(zhuǎn)子截面圓直徑D和定子導(dǎo)程T，推導(dǎo)單螺桿泵每轉(zhuǎn)的理論排量計(jì)算公式解：如圖所示：定子空腔的截面積為兩個(gè)半圓和一個(gè)長方形組成，轉(zhuǎn)子的截面是圓， 由定子空腔與轉(zhuǎn)子形成的空腔截面積為 ：,,螺桿泵(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動一周(2π)時(shí)，封閉腔中的液體將沿軸線移動T的距離，在任意橫截面中，液體占有的面積為定子橡膠襯套截面所包圍的空腔截面與螺桿截面積之差，因此單螺桿

9、泵每轉(zhuǎn)的理論排量為：,螺桿泵理論排量如何計(jì)算 ？,,,14,,,,,,,現(xiàn)場應(yīng)用中，根據(jù)選用泵的型號可計(jì)算出理論排量，公式如下：,,,式中：Q——螺桿泵理論排量，m3/d；q——螺桿泵每轉(zhuǎn)排量，ml/r；n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min。,,螺桿泵理論排量如何計(jì)算 ？,理論每轉(zhuǎn)排量公式如下：,,15,,,,,,,地面驅(qū)動單螺桿泵采油系統(tǒng)由哪幾部分組成？,,1－電控箱； 2-電機(jī)；3-皮帶； 4-方卡子；5-光桿；

10、 6-減速箱； 7-專用井口； 8-抽油桿；9-抽油桿扶正器；10-油管扶正器；11-油管； 12-螺桿泵；13-套管； 14-定位銷；15-錨定裝置；16-篩管,可分為地面和井下兩大部分。地面部分包括:驅(qū)動頭和控制柜，井下部分包括：井下泵、抽油桿、油管、配套工具（如錨定工具、扶正器）等。見左圖。,,16,地面驅(qū)動裝置工作原理,,,當(dāng)螺桿泵采油系統(tǒng)工作時(shí)，電動機(jī)的動力通過皮帶輪一級減速系統(tǒng)、齒輪二級減速系統(tǒng)傳遞到

11、驅(qū)動裝置輸出軸上，輸出軸通過方卡子帶動抽油桿柱、井下泵旋轉(zhuǎn)，傳遞動力扭矩，抽吸井液。,,17,,地面驅(qū)動裝置的傳動原理,,,,,,,18,,,螺桿泵停機(jī)后或卡泵時(shí)，貯存在桿柱中的彈性變形能會快速釋放，使桿柱快速反轉(zhuǎn)。 停機(jī)后，在油管及外輸管線內(nèi)的液體與套管內(nèi)井液壓差作用下，螺桿泵會變成液壓馬達(dá)，使轉(zhuǎn)子及連接的桿柱快速反轉(zhuǎn)。油套壓差越大，桿柱反轉(zhuǎn)速度越快，持續(xù)時(shí)間越長，直到油套壓差恢復(fù)平衡為止。,地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)及安全防護(hù)技術(shù),

12、螺桿泵地面驅(qū)動裝置及調(diào)控技術(shù),螺桿泵系統(tǒng)反轉(zhuǎn)原因及危害,,,停機(jī)反轉(zhuǎn)的原因分析,,,,19,螺桿泵的反轉(zhuǎn)會使桿柱脫扣、光桿甩彎，地面驅(qū)動裝置零部件損壞； 螺桿泵的反轉(zhuǎn)不僅會危及設(shè)備的安全，還會危及現(xiàn)場維護(hù)操作人員的安全，成為生產(chǎn)事故的隱患。,螺桿泵采油系統(tǒng)停機(jī)反轉(zhuǎn)有什么危害？,,,,,,,A,B,,,20,,地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)及安全防護(hù)技術(shù),地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形式及工作特點(diǎn),,,,,為了解決螺桿泵采油系統(tǒng)停機(jī)反轉(zhuǎn)造成系統(tǒng)故障，普

13、遍在驅(qū)動裝置中設(shè)置機(jī)械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)。防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以裝在輸出軸或輸入軸上，裝在輸入軸上的防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)受到的工作扭矩遠(yuǎn)小于裝在輸出軸上的工作扭矩，但裝置橫向尺寸也相應(yīng)變大。綜合考慮選用防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)裝在輸入軸上的方案較好，易于調(diào)整維護(hù)。,,,目前機(jī)械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要有棘輪棘爪機(jī)構(gòu)摩擦式防反轉(zhuǎn)裝置楔塊防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)液壓防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)電磁式防反轉(zhuǎn)裝置等方式,,21,,錐螺紋抽油桿結(jié)構(gòu),錐螺紋抽油桿,錐螺紋抽油桿目前主要以實(shí)心桿為主，它的基本結(jié)構(gòu)與普通實(shí)心

14、抽油桿大體相同：桿體也是實(shí)心圓形斷面的鋼桿，兩端為鐓粗的桿頭。桿頭由外螺紋接頭、卸荷槽、推承面臺肩、扳手方頸、凸緣和圓弧過度區(qū)組成。其不同點(diǎn)為：錐螺紋抽油桿螺紋為鉆桿錐螺紋。它是根據(jù)螺桿泵與鉆桿運(yùn)動的相似性，充分利用了鉆桿螺紋的錐度和螺距大，螺紋牙齒剛度大的特點(diǎn)，使得抽油桿螺紋能夠承受較大的預(yù)緊力而不滑扣，并且卸荷槽的直徑較大，這種螺紋不僅具有良好的密封性，還能傳遞較大的軸向載荷和扭矩。,,,22,,插接式抽油桿,根據(jù)螺桿泵井抽油桿需要