文档介绍：螺杆泵采油基础知识
及配套技术

张天利
前言
螺杆泵采油系统是近几年迅速发展起来的机械采油设备,在稠油和出砂采油井中该系统正成为替代抽油机采油的重要方式。螺杆泵采油技术已日臻成熟,一方面,大批新型螺杆泵相继问世,螺杆泵及其配套设备制造质量得到明显的提高,另一方面,螺杆泵采油技术及管理水平也有一定进步。大庆油田使用螺杆泵采油的油井数量不断增多。如何进一步提高螺杆泵采油技术和管理水平,已成为国内外各油田普遍关注的问题。
第一章螺杆泵采油系统的组成及工作原理
第一节螺杆泵采油系统的组成
螺杆泵采油系统的组成:由电控部分、地面井口部分、井下部分、配套工具部分的几部分组成。
1、电控部分:螺杆泵井的控制部分,即电控箱,是控制电机的起、停。
2、地面井口部分:也是驱动装置部分,将动力传给井下泵转子使转子实现行星运动,实现抽汲液、油的机械装置。它包括电机、机械密封、减速箱、支架、封井器、防反转装置、皮带、皮带轮等。
3、井下部分:即是螺杆泵,由定子和转子组成。
4、配套工具部分:
(1)、抽油杆扶正环
(2)、油管扶正器
(3)、抽油杆防脱器
(4)、油管锚定器
(5)洗井器等
第二节螺杆泵的介绍:
1、螺杆泵的转子:螺杆泵的转子是由合金钢调质后经防腐耐磨处理形成的一段螺纹状金属直杆。转子的任一截面都是半径为R的圆,每一截面中心相对整个转子的中心位移都有一个偏心距E,转子的螺距为 t 。
2、螺杆泵的定子:螺杆泵定子是由丁晴橡胶衬套浇铸粘接在钢体外套内形成的一种腔体装置。衬套内表面是双螺旋曲面(或多螺旋曲面)。定子的任一截面是由两个半径为R的圆(等于转子截面圆的半径)和两个直线段组成。直线段的长度等于两个半圆的中心距,因为螺杆圆断面的中心相对于它的轴线有一个偏心距E,而螺杆本身的轴线相对衬套的轴线又有同一个偏心距E,这样,两个半圆的中心距就等于4E。衬套的内螺旋面和螺杆旋面的旋向相同,且内螺旋的导程T为螺杆螺距t的二倍,即T=2t。
T
t
e
当转子在定子衬套中所处位置不同时,它们的接触点也是不同的,转子截面位于衬套长圆形断面两端时,转子与定子的接触为半圆弧线,而在其它位置时,仅有两点接触。由于转子和定子是连续啮合的,这些接触点就构成了空间密封线,在定子衬套的一个导程T内形成一个封闭腔室。这样,沿着螺杆泵的全长,在定子衬套内螺旋面和转子表面形成一系列封闭腔室,如图3所示。当转子转动时,举升介质便进入另一个腔室,随着转子的转动,这个腔室开始封闭,并沿着轴向排出端移动,封闭腔室在排出端消失,同时在吸入端形成新的封闭腔室。由于封闭腔室的不断形成、运动和消失,使举升介质通过一个一个封闭腔室,从吸入端挤到排出端,压力不断升高,排量保持不变。
第三节螺杆泵工作原理:
采油螺杆泵是单螺杆式水利机械的一种,、定子副是利用摆线的多等效动点效应,在空间形成封闭腔室,当转子和定子作相对转动时,封闭腔室能作轴向移动,使其中的液体从一端移向另一端,实现机械能和液体能的相互转化,从而实现举升液体的作用。
第四节螺杆泵的表示方法
1、型号的表示方法:
主要用螺杆泵的排量和级数来表示:
例如:GLB800-14
GLB----杆式驱动井下单螺杆泵
800----泵每转排量800毫升
14----泵的总级数为14级
2、螺杆泵理论排量800型的计算公式:
例如: GLB800-14 单螺杆泵的实际转速n=100转/分
理论排量公式:Q=800*100*1440*10-6= m3/d;
3、、螺杆泵的理论排量由下式确定
Q=4EDTn= x 10-6 EDTn
式中 Q──螺杆泵的理论排量,m3/d;
E──转子的偏心距,mm;
D──转子截圆直径,mm, D=2R;
T──定子导程, mm, T=2t;
n──转子的转速, r/min。
t----转子的螺距, mm
螺杆泵的实际排量Q′为
Q′= Qηv
式中ηv ──螺杆泵的容积效率,%。由上面两个公式可以看出螺杆泵的理论排量或实际排量与螺杆泵的结构参数E、D、T和工作参数n有关系。对现有螺杆泵的结构和作用情况进行分析表明,在E、D、T三者间存在一定的联系,就是在这三个参数维持一定比值的条件下,螺杆泵才能保证高效率的长期的工作。
第二章螺杆泵工作特性分析
第一节螺杆泵工作特性曲线
由螺杆泵的原理可知,其定、转子间过盈在一定程度上决定了单级承压能力的大小,如上图所示,过盈量将直接影响螺杆泵工作特性。过盈小会降低举升能力,而过盈大会增加定、转子间的摩擦,降低效率。因此,定、转子间的过盈选择是螺杆泵制造的关键技术之一。
从试验曲线说明随着