螺杆泵(讲义)20060715

1、一、螺杆泵工作原理及组成一、螺杆泵工作原理及组成二、螺杆泵配套技术二、螺杆泵配套技术三、螺杆泵作业施工三、螺杆泵作业施工 根据传动形式可分为皮带传根据传动形式可分为皮带传动和直接传动两种，其系统组成动和直接传动两种，其系统组成主要包括地面驱动部分、井下泵主要包括地面驱动部分、井下泵部分、电控部分、配套工具及其部分、电控部分、配套工具及其井下管柱等。井下管柱等。一、螺杆泵工作原理及组成一、螺杆泵工作原理及组成 螺杆泵采油系统按不同驱动型式可分为地面驱螺杆泵采油系统按不同驱动型式可分为地面驱动和井下驱动两大类。动和井下驱动两大类。地面驱动螺杆泵地面驱动螺杆泵按驱动形式不同，可分为电驱动和液压驱动两

2、种形式，按驱动形式不同，可分为电驱动和液压驱动两种形式，动力置于井底，不用抽油杆。动力置于井底，不用抽油杆。井下驱动螺杆泵井下驱动螺杆泵 1、螺杆泵工作原理：.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，从而实现举升作用。2、螺杆泵的组成：、螺杆泵的组成： 1）电控部分：）电控部分：螺杆泵井的控制部分，控制电机的起、停。螺杆泵井的控制部分，控制电机的起、停。 2）地面部分：）地面部分： （驱动装置、及驱动头）（驱动装置、及驱动头） 是把动力传给井下泵转子使转子实

3、现行星运动，实现抽是把动力传给井下泵转子使转子实现行星运动，实现抽汲原油的机械装置。汲原油的机械装置。 3）井下部分：）井下部分：定子和转子。定子和转子。 4）配套工具部分：）配套工具部分： （1）专用井口）专用井口 （2）特殊光杆）特殊光杆（3）抽油杆扶整器）抽油杆扶整器 （4）油管扶整器）油管扶整器 （5）抽油杆防倒转装置）抽油杆防倒转装置 （6）油管防脱装置）油管防脱装置EDTn105.76=4EDTnQ-6 螺杆泵的理论排量由下式确定螺杆泵的理论排量由下式确定式中式中 QQ螺杆泵的理论排量，螺杆泵的理论排量，m m3 3/d/d； E E 转子的偏心距，转子的偏心距，mmmm； D D

4、 转子截圆直径，转子截圆直径，mmmm， D=2RD=2R； T T 定子导程，定子导程， mmmm， T=2tT=2t； n n 转子的转速，转子的转速， r/minr/min。螺杆泵的实际排量螺杆泵的实际排量QQ为为 式中式中 螺杆泵的容积效率，螺杆泵的容积效率，% %。vQQ 螺杆泵定子横截面图螺杆泵定子横截面图2、螺杆泵型号的表示方法： 主要用螺杆泵的排量和级数来表示： 例如：GLB800 GLB-杆式驱动井下螺杆泵 800-泵每转排量800毫升 3、螺杆泵理论排量公式： 例如： GLB800-14 单螺杆泵 实际转速n=100 转/分 理论排量公式：Q=800*100*1440*10

5、-6=115.2 m m3 3/d/d；螺杆泵杆柱配套与螺杆泵的研究比较，起步相螺杆泵杆柱配套与螺杆泵的研究比较，起步相对较晚。从对较晚。从1986年引进第一批螺杆泵开始，到年引进第一批螺杆泵开始，到现在已经有现在已经有20个年头，但配套杆柱的研究只是个年头，但配套杆柱的研究只是最近几年的事情。最近几年的事情。 最初的螺杆泵由于寿命较短，使得在杆最初的螺杆泵由于寿命较短，使得在杆柱没有暴露出多大问题的时候，井下泵体已柱没有暴露出多大问题的时候，井下泵体已经损坏。因此，螺杆泵的杆柱配套问题没有经损坏。因此，螺杆泵的杆柱配套问题没有引起油田足够的重视。引起油田足够的重视。（当时杆柱配套采用的是常规

6、抽油杆）（当时杆柱配套采用的是常规抽油杆）普通实心抽油杆普通实心抽油杆 从从1994年开始在螺杆泵井上应用空心抽年开始在螺杆泵井上应用空心抽油杆，但当时的空心抽油杆主要是为油井加油杆，但当时的空心抽油杆主要是为油井加药和解堵提供通道。药和解堵提供通道。 到了到了19961996年，螺杆泵脱扣问题年，螺杆泵脱扣问题引起了油田的重视，因此，我们开引起了油田的重视，因此，我们开发了防脱式空心抽油杆，仍然采用发了防脱式空心抽油杆，仍然采用的摩擦焊接方式加工，这种防脱杆的摩擦焊接方式加工，这种防脱杆的出现，使螺杆泵杆柱脱扣事故明的出现，使螺杆泵杆柱脱扣事故明显降低。显降低。摩擦焊接式空心防脱抽油杆摩擦焊

7、接式空心防脱抽油杆这种摩擦焊接式防脱空心抽油杆与以这种摩擦焊接式防脱空心抽油杆与以往抽油杆相比有了较大的进步，但随往抽油杆相比有了较大的进步，但随着时间的推移，这种杆的缺点暴露了着时间的推移，这种杆的缺点暴露了出来，即焊口附近频繁断裂。出来，即焊口附近频繁断裂。焊口焊口断口断口20002000年初，总结以往的经验教训，把实年初，总结以往的经验教训，把实心抽油杆的锻造结构与摩擦焊接式空心心抽油杆的锻造结构与摩擦焊接式空心防脱抽油杆的插接结构有机地结合起来，防脱抽油杆的插接结构有机地结合起来，使这种抽油杆兼具高承扭和防脱两大优使这种抽油杆兼具高承扭和防脱两大优点，这就是目前的镦锻式防脱空心抽油点，

8、这就是目前的镦锻式防脱空心抽油杆。杆。镦锻式空心防脱抽油杆镦锻式空心防脱抽油杆大港产空心抽油杆大港产空心抽油杆正确的插接方式正确的插接方式不正确插接会损坏牙体及丝扣不正确插接会损坏牙体及丝扣不正确插接造成严重损坏的牙体不正确插接造成严重损坏的牙体由于牙体没有对插，当杆体工作时受到扭矩的作用，抽油杆两牙体端面会产生极大的压应力。同时，由于牙体未互相对插，造成接箍的一侧两个密封面不相接触，使接箍内的杆体相对于接箍处于游动状态，在抽油杆旋转震动作用下，相挤压的两个牙体端面之间，接箍丝扣与杆体丝扣之间会产生相互撞击作用，最终会将牙体接触端面及相接触的螺纹部分击平，造成脱扣。油管油管接箍接箍抽油杆抽油杆

9、油管接箍摩擦油管接箍摩擦产生卸扣扭矩产生卸扣扭矩缩小接箍外径缩小接箍外径采用反扣螺纹采用反扣螺纹加强杆柱扶正加强杆柱扶正锥螺纹结构螺杆泵抽油杆锥螺纹结构螺杆泵抽油杆作业时，增大上扣扭矩会提高其防脱作业时，增大上扣扭矩会提高其防脱性能，因为上扣扭矩越大，需要的卸性能，因为上扣扭矩越大，需要的卸扣扭矩也越大。因此，要保证有足够扣扭矩也越大。因此，要保证有足够的上扣扭矩，但这样可能会引起检泵的上扣扭矩，但这样可能会引起检泵时卸扣困难。时卸扣困难。二、二、螺螺杆杆泵泵配配套套技技术术支撑卡瓦定子转子 由螺杆泵的原理可知，其定、转子间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过

10、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，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。杆泵制造的关键技术之一。 影响螺杆泵使用寿命的因素很多，通过长期的实践摸影响螺杆泵使用寿命的因素很多，通过长期的实践摸索，从产品质量的角度分析其主要因素有以下几点。索，从产品质量的角度分析其主要因素有以下几点。 定、转子的加工精度及表面光洁度；定、转子的

11、加工精度及表面光洁度； 定子橡胶的耐温、耐油、耐气浸性能；定子橡胶的耐温、耐油、耐气浸性能； 定子橡胶与金属外套的粘结强度；定子橡胶与金属外套的粘结强度； 定子内腔及转子的直线度；定子内腔及转子的直线度； 定、转子间合理过盈量的选择；定、转子间合理过盈量的选择； 转子合理转速的确定。转子合理转速的确定。 由于螺杆泵本身结构材质以及加工工艺的复由于螺杆泵本身结构材质以及加工工艺的复杂性，致使螺杆泵的工作特性的稳定性、互换性杂性，致使螺杆泵的工作特性的稳定性、互换性较差，所以在螺杆泵下井前必须对其工作特性及较差，所以在螺杆泵下井前必须对其工作特性及其加工质量进行全面检测。通过检测可以有效地其加工质

12、量进行全面检测。通过检测可以有效地避免不合格产品下井，同时为螺杆泵的选井、选避免不合格产品下井，同时为螺杆泵的选井、选泵提供技术依据，也为设计参数选择、制造工艺泵提供技术依据，也为设计参数选择、制造工艺改进提供主要的基础依据。改进提供主要的基础依据。 1. 1.检测技术检测技术螺杆泵水力工作特性检测系统螺杆泵水力工作特性检测系统支撑卡瓦支撑卡瓦张力油管锚张力油管锚防扭锚防扭锚反扣油管反扣油管图图7-25a DQ05527-25a DQ0552支撑卡瓦支撑卡瓦 图图7-25b 7-25b 卡瓦中心管卡瓦中心管支撑卡瓦的坐封是通过支撑卡瓦的坐封是通过在井口提放管柱实现的，在井口提放管柱实现的，为保

13、证坐封效果，要求为保证坐封效果，要求坐封后管柱在大四通以坐封后管柱在大四通以上方余上方余20mm20mm，通过压油，通过压油管头的方式将油管头压管头的方式将油管头压入四通内入四通内, ,上紧顶丝完上紧顶丝完成操作。成操作。20mm20mm支撑卡瓦的坐封是通过支撑卡瓦的坐封是通过在井口提放管柱实现的，在井口提放管柱实现的，为保证坐封效果，要求为保证坐封效果，要求坐封后管柱在大四通以坐封后管柱在大四通以上方余上方余20mm20mm，通过压油，通过压油管头的方式将油管头压管头的方式将油管头压入四通内入四通内, ,上紧顶丝完上紧顶丝完成操作。成操作。支撑卡瓦的坐封是通过支撑卡瓦的坐封是通过在井口提放管

14、柱实现的，在井口提放管柱实现的，为保证坐封效果，要求为保证坐封效果，要求坐封后管柱在大四通以坐封后管柱在大四通以上方余上方余20mm20mm，通过压油，通过压油管头的方式将油管头压管头的方式将油管头压入四通内入四通内, ,上紧顶丝完上紧顶丝完成操作。成操作。防防转转锚锚当螺杆泵工作时，防转当螺杆泵工作时，防转锚自动坐封，卡在套管内壁锚自动坐封，卡在套管内壁上，阻止反向扭矩对管柱的上，阻止反向扭矩对管柱的倒扣作用，作业施工时，管倒扣作用，作业施工时，管柱可自由上下活动，无需进柱可自由上下活动，无需进行解封操作。完全省去了坐行解封操作。完全省去了坐封支撑卡瓦、压油管头工序。封支撑卡瓦、压油管头工序

15、。 由于螺杆泵转子离心力的作用，定子受到周期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设性冲击产生振动，为减小或消除定子的振动需要设置扶正器。一般在定子上接头处安装较为适宜，而置扶正器。一般在定子上接头处安装较为适宜，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。目前扶正器有两种，一种是弹处分别安装扶正器。目前扶正器有两种，一种是弹簧式，一种是橡胶式。簧式，一种是橡胶式。一、螺杆泵工作原理及组成一、螺杆泵工作原理及组成二、螺杆泵配套技术二、螺杆泵配套技术三、螺杆泵作业施工三、螺杆泵作业施工1、

16、施工准备、施工准备 1）目前生产情况：日产液、含水、流压、静压等。）目前生产情况：日产液、含水、流压、静压等。 2）井史资料：在历次施工总结和油管、抽油杆记录中）井史资料：在历次施工总结和油管、抽油杆记录中查看有无落物、井斜、套损等情况。查看有无落物、井斜、套损等情况。 3）施工设计：根据油井生产情况、产能、井史资料优）施工设计：根据油井生产情况、产能、井史资料优化施工设计。化施工设计。 4）下井工具、油管、抽油杆要清洗干净，不得有弯曲、）下井工具、油管、抽油杆要清洗干净，不得有弯曲、损坏，要严格丈量。并记录好原始数据。损坏，要严格丈量。并记录好原始数据。1）热洗）热洗 用热水反循环将死油死蜡

17、替出用热水反循环将死油死蜡替出。 2）起原井）起原井 按按SY/T5587.693的规定和施工设的规定和施工设计要求起出原井计要求起出原井抽油杆及油管抽油杆及油管。( 压油管头、松顶丝，上提管柱使支撑卡瓦压油管头、松顶丝，上提管柱使支撑卡瓦解封解封)3）刮削）刮削 目的：防止损坏扶正泵体的橡胶扶正器。目的：防止损坏扶正泵体的橡胶扶正器。 4）连接井下工具：）连接井下工具： 将井下工具在地面按施工设计连接上紧，应将井下工具在地面按施工设计连接上紧，应在锚定工具滑道上涂上黄油，锚定工具处于解封在锚定工具滑道上涂上黄油，锚定工具处于解封状态。状态。 5）下管柱）下管柱 ： 按按SY/T5587.69

18、3的规定和施工设计要求执行。的规定和施工设计要求执行。 5.1按地面设计要求配好管柱，用相应的通按地面设计要求配好管柱，用相应的通井规检验合格并在丝扣上涂上丝扣油。井规检验合格并在丝扣上涂上丝扣油。 5.2按施工设计要求组配管柱，尾管不得少按施工设计要求组配管柱，尾管不得少于三根。于三根。5.3上扣扭矩达到要求。上扣扭矩达到要求。 5.4下入锚定工具时，在下入第一根油管时下入锚定工具时，在下入第一根油管时,试做油管锚试做油管锚,成功后成功后,上提管柱解封上提管柱解封,然后缓然后缓慢下放管柱慢下放管柱,要平稳操作。要平稳操作。 在操作过程中应注意以下两点：在操作过程中应注意以下两点： (1)(1

19、)更换油管吊卡时，注意上提高度不允许超过更换油管吊卡时，注意上提高度不允许超过400mm400mm，以防支撑卡瓦中途坐封。如中途坐封，缓慢上，以防支撑卡瓦中途坐封。如中途坐封，缓慢上提管柱提管柱1m1m以上，然后缓慢下放管柱解封。以上，然后缓慢下放管柱解封。 (2)(2)坐支撑卡瓦时，上提管柱坐支撑卡瓦时，上提管柱800mm800mm左右，缓慢下左右，缓慢下放油管，坐卡位置控制在放油管，坐卡位置控制在101020mm20mm之间（油管头上平之间（油管头上平面与套管法兰平面距离）。面与套管法兰平面距离）。如果尺寸不合适，可反复如果尺寸不合适，可反复几次几次 直至达到要求。用钢丝绳压下油管挂，拧紧

20、顶丝直至达到要求。用钢丝绳压下油管挂，拧紧顶丝。支撑卡瓦的坐封是通过支撑卡瓦的坐封是通过在井口提放管柱实现的，在井口提放管柱实现的，为保证坐封效果，要求为保证坐封效果，要求坐封后管柱在大四通以坐封后管柱在大四通以上方余上方余20mm20mm，通过压油，通过压油管头的方式将油管头压管头的方式将油管头压入四通内入四通内, ,上紧顶丝完上紧顶丝完成操作。成操作。20mm20mm支撑卡瓦的坐封是通过支撑卡瓦的坐封是通过在井口提放管柱实现的，在井口提放管柱实现的，为保证坐封效果，要求为保证坐封效果，要求坐封后管柱在大四通以坐封后管柱在大四通以上方余上方余20mm20mm，通过压油，通过压油管头的方式将油管头压管头的方式将油管头压入四通内入四通内, ,上紧顶丝完上紧顶丝完成操作。成操作。支撑卡瓦的坐封是通过支撑卡瓦的坐封是通过在井口提放管柱实现的，在井口提放管柱实现的，为保证坐封效果，要求为保证坐封效果，要求坐封后管柱在