螺杆泵专业知识讲解ppt课件

1、目 录一、螺杆泵结构二、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 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，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、螺杆泵结构一、螺杆泵结构1、概述井下电动潜油螺杆泵地面驱动井下螺杆泵一、螺杆泵结构一、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。51236789101112131415161电控箱； 2-电机；3-皮带； 4

2、-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-筛管一、螺杆泵结构一、螺杆泵结构主要包括电控箱、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、螺杆泵结构一、螺杆泵结构2、电控部分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、螺杆泵结构一、螺杆泵结构 地面驱动部分机头把动力传递给井

3、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。3、地面驱动部分一、螺杆泵结构一、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、螺杆泵结构一、螺杆

4、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、螺杆泵结构一、螺杆泵结构井下螺杆泵是由转子和定子组成。一、螺杆泵结构一、螺杆泵结构4、井下螺杆泵部分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、螺杆泵结构一、螺杆泵结构（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

5、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。5、配套工具部分一、螺杆泵结构一、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。一、螺杆泵结构一、螺杆泵结构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

6、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、消逝，起到泵送液体并将液体排出井口的作用。二、螺杆泵工作原理二、螺杆泵工作原理二、螺杆泵工作原理二、螺杆泵工作原理螺杆泵的理论排量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 TDe三、螺杆泵排量

7、计算三、螺杆泵排量计算泵的容积效率v螺杆泵的实际排量Qs理论排量Q之比。表达式为：QQsV三、螺杆泵排量计算三、螺杆泵排量计算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0。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。）（）（mmD0.0010.0050四、螺杆泵的性能参数四、螺杆泵的性能参数1、定、转子的过盈量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

8、，扬程越大。泵的级数Z决定了螺杆泵定子、转子长度。tTT=2tT转子导程t转子螺距2、螺杆泵的级数四、螺杆泵的性能参数四、螺杆泵的性能参数法国泵300TP800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、螺杆泵的性能参数四、螺杆泵的性能参数3、螺杆泵编号意义国产泵GLB12036级数为36级理论排量为120mL/r杆传动螺杆泵四、螺杆泵的性能参数四、螺杆泵的性能参数四、螺杆泵的性能参数四、螺杆泵的性能参数4、螺杆泵特性曲线的应用M，Nm，%v %10090807060504030201000500 400 300 200 100 00100 80 60 40

9、 20 000 2 4 6 8 10 12 P MPa图2-9 螺杆泵工作特性曲线及模拟特性曲线扭矩曲线；系统效率曲线；容积效率曲线检测曲线；-模拟曲线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

10、在故障及其故障类型。 3) 产品质量性能评价 螺杆泵工作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。 四、螺杆泵的性能参数四、螺杆泵的性能参数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五、采油管柱及配套技术1、管柱及杆柱组成抽

11、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。防冲距（泵深*0.07%0.4m，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五、采油管柱及配套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。2、配套工艺技术五、采油管柱及配套技术五、采油管柱及配套技术反扣油管

12、图311防脱管柱示意图张力锚支撑卡瓦防扭锚张力锚 管柱支撑卡瓦管柱防扭锚 管柱反扣油管 管柱五、采油管柱及配套技术五、采油管柱及配套技术抽油杆防脱技术（1抽油杆脱扣的原因载荷扭矩过大；停机后，油管内液体回流，冲击转子反转脱扣；作业施工原因：作业时油杆上扣不够。（2油杆柱防脱技术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五、采油管柱及配套技术降压制动防反转：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。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五

13、、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五、采油管柱及配套技术螺杆泵专用油杆扶正器五、采油管柱及配套技术五、采油管柱及配套技术螺杆泵井的输入功率即电动机输入功率。N螺杆泵系统的输入功率，K

14、W；I实测电流值，A；U实测电压值，V；cos功率因数。1000cos3UIN六、螺杆泵系统效率六、螺杆泵系统效率1、输入功率螺杆泵有效功率是指螺杆泵用来举升液体的功率。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；油井中液体的密度，kg/m3。10286400HQNLe六、螺杆泵系统效率六、螺杆泵系统效率2、螺杆泵有效功率有效扬程是指螺杆泵将井中液体举升的高度。H有效扬程，m；Pt油井井口油管压力，MPa；Pc油井井口套管压力，；L油井液体的密度，kg/m3；Lf油井动液面深度，m。LctfppLH8 . 93、有效扬程六、螺杆泵系统效率六、螺杆泵系统效率油井系统

15、效率是指螺杆泵系统的有效功率与输入功率之比。油井系统效率，%；Ne有效功率，KW；N输入功率，KW。%100NNe4、油井系统效率六、螺杆泵系统效率六、螺杆泵系统效率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七、故障诊断及排除方法七、故障诊断及排除方法七、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。

16、七、故障诊断及排除方法七、故障诊断及排除方法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）”景象，相对离心泵不会产生“（气蚀）”景象。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。6、地面驱动井下单螺杆泵采油系统由电控部分）、（地面驱动部分）、（井下泵部分）、（配套工具部分组成。1、单螺杆式水利，2、旋转容积 容积 离

17、心，3、单头 多头，4、气锁 气蚀5、地面 潜油电机，6、电控部分 地面驱动部分 井下泵部分 配套工具部分7、（电控箱是螺杆泵井的控制部分，控制电机的启、停。8、（地面驱动装置是螺杆泵采油系统的主要地面设备，是把动力传递给井下泵转子，实现抽汲原油的机械装置。9、地面驱动装置从传动形式上分，有液压传动和机械传动。从变速形式上分，有无级调速和有级调速。10、螺杆泵驱动装置一般分两类：（机械驱动装置和液压驱动安装。11、机械驱动装置传动部分由电动机和减速器等组成，其缺点是不能实现无级调速。12、液压驱动装置是由原动机）、（液压电机和液压传动部分组成。其优点是可实现低速启动，转速可任意调节。八、例题详

18、解八、例题详解7、电控箱，8、地面驱动装置，9、液压 机械 无级 有级，10、机械驱动液压驱动，11、电动机 减速器 无级，12、原动机 液压电机 液压传动部分低速13、螺杆泵驱动装置密封系统包括减速箱输入输出轴处的动密封）、（光杆与驱动装置之间的中低压动密封）、（井口高压静密封系统）。14、螺杆泵驱动装置中设置有机械防反转系统，主要有棘轮棘爪式）、（摩擦式）、（楔块）、（液压）、（电磁式防反转装置等方式。15、（减速箱的主要作用是传递动力并实现一级减速。16、（方卡子的作用是将减速箱输出轴与光杆连接起来。17、井下单螺杆泵由定子和转子组成。18、定子由钢制外套和橡胶衬套组成。13、减速箱输入

19、输出轴处的动密封 光杆与驱动装置之间的中低压动密封 井口高压静密封系统，14、棘轮棘爪式 摩擦式 楔块 液压 电磁式15、减速箱，16、方卡子，17、定子 转子，18、钢制外套 橡胶衬套八、例题详解八、例题详解19、转子有空心转子和实心转子两种。20、定、转子过盈量是决定螺杆泵整体性能主要影响因素之一，它的增加能有效提高螺杆泵容积效率和扬程，但同时也会增加定、转子间的摩擦阻力。21、螺杆泵正常运转时，转子在定子内按顺时针方向转动。22、（抽油杆扶正器的作用是避免或减缓杆柱与管住的磨损，使抽油杆在油管内居中，减缓抽油杆的疲劳。23、（油管防脱装置的作用是锚定泵和油管，防止油管脱落。24、抽油杆防

20、脱器主要由心轴）、（轴套）、（楔块三部分组成。19、空心 实心，20、过盈量，21、顺时针，22、抽油杆扶正器，23、油管防脱装置，24、心轴 轴套 楔块八、例题详解八、例题详解25、检查减速箱内的油是否到位，从箱体油标处可看清齿轮油的多少，油位在1/2）（2/3处为宜。26、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。27、螺杆泵三个重要结构参数有转子偏心距）、（转子截圆直径）、（定子导程），它们直接影响螺杆泵的工作特性和使用寿命。28、螺杆泵采油系统的工作原理是电机通电后旋转，经过二级减速三角皮带和齿轮后，经过方卡子带动光杆旋转，光杆通过抽油杆柱将动力传递给井下螺杆泵，

21、螺杆泵将机械能转变为液体能），从而实现油液的有效举升。29、螺杆泵驱动装置中减速箱的输入轴输入电机的动力），经皮带、箱体内齿轮传动，由输出轴输出到光杆），从而带动抽油杆转动。30、螺杆泵无级调参驱动有变频）、机械、液压等方式。25、 1/2 2/3，26、密封腔室，27、转子偏心距 转子截圆直径 定子导程，28、电机 二级 三角皮带和齿轮 方卡子 机械能 液体能，29、电机的动力 光杆，30、变频八、例题详解八、例题详解31、目前大庆油田螺杆泵井常用普通抽油杆）、（锥螺纹抽油杆）、（插接式抽油杆三种抽油杆。32、螺杆泵井合理沉没度的范围是200）-（ 500米，合理工作转速的范围是60 ）-（

22、200转/分钟。33、油井流入动态是指井底流压与油井产量的关系，反应了油藏向该井的供液能力。34、螺杆泵的定、转子间的过盈量在一定程度上决定了（ 单级承压能力的大小。35、螺杆泵的压头是由单级承压能力和级数 ）的乘积而确定。36、螺杆泵水力特性曲线是反映螺杆泵产品质量的宏观评价，即螺杆泵在不同工作条件下所表现的排量、举升及负载等特性。31、普通抽油杆 锥螺纹抽油杆 插接式抽油杆，32、 200 500 60 20033、油井产量 井底流压，34、单级承压能力，35、单级承压能力 级数36、水力特性 八、例题详解八、例题详解37、从安全角度考虑，螺杆泵井作业后，距离方卡上方光杆外露长度应为50）

23、-（60厘米。38、螺杆泵采油井定期热洗清蜡主要有四种方法：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。39、螺杆泵驱动装置安全防护技术是为了防止螺杆泵驱动装置的零部件破损、松脱和损坏造成人员设备伤害的技术，主要包括（ ）、（ ）、（ ）。40、扭矩法是通过测试螺杆泵采油系统中（ ）部位的扭矩大小来诊断泵况。41、蹩压法是在油井正常生产时通过关闭采油树回压闸门进行憋压，观测井口（ ）和（ ）的变化来诊断井下泵况。42、过载保护电流一般按正常运行电流的（ ）倍到（ ）倍设置为佳。43、欠载保护采用电流法，当驱动电机的工作电流接近驱动电机的（ ）时，自动停机实现欠载保护。37、 50 60，38、将转子提出定

24、子洗井 在定子上部安装洗井阀热洗 常规循环热洗空心转子螺杆泵热洗，39、光杆方卡防护罩 加强型皮带罩 安全标示，40、光杆，41、油压 套压，42、 1.2 1.5 ，43、空载电流八、例题详解八、例题详解二、简答1、螺杆泵采油系统主要由哪几部分组成？2、螺杆泵采油系统的工作原理是什么？答1：1电控部分：包括电缆和电控箱。2地面驱动部分：包括减速器和驱动电机、井口密封、支撑架、方卡子等。3井下泵部分：包括螺杆泵定、转子。4配套工具部分：包括专用井口、光杆、抽油杆扶正器、油管扶正器、抽油杆防倒转装置、油管防脱器、防蜡器、筛管等。答2：电机通电后旋转，经过二级减速三角皮带和齿轮后，通过方卡带动光杆

25、旋转，光杆通过抽油杆柱将动力传递给井下螺杆泵，螺杆泵将机械能转变为液体能，从而实现油液的有效举升。八、例题详解八、例题详解3、螺杆泵的工作原理是什么？4、螺杆泵采油的技术特点是什么？答3：采油用螺杆泵是单螺杆式水利机械的一种，是摆线内啮合螺旋齿轮副的一种应用。螺杆泵的转子、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，并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。 答4：一次性投资少。泵效高，能耗低，维护费用低。占地面积小。适合稠油开采。适应高含砂井。适应高含气井。适合于海上油田从式井组和水平井。八、例题详解八、例题详解5、螺杆泵地面驱动装置的主要功能？6、请说出螺杆泵型号KGLB500-14中各符号的意义。 答5：为井下螺杆泵提供动力和合适的转速。承受