无杆泵采油技术

无杆泵采油技术第1页，共34页，2023年，2月20日，星期六螺杆泵的特点是体积小、工作噪音低、适用于原油粘度大、含砂高的油井。

螺杆泵采油技术一、螺杆泵的结构及工作原理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。前者属于无杆泵，后者属于有杆泵。本节介绍油田广泛应用的地面驱动井下螺杆泵。第2页，共34页，2023年，2月20日，星期六（一）螺杆泵的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

1．电控部分包括电控箱、电缆等。电控箱是螺杆泵井的控制部分，控制电机的起、停。2．地面驱动部分地面驱动设备是螺杆泵采油系统的主要地面设备，是把动力传递给井下转子，使转子运转实现抽汲原油的机械装置。包括减速箱、皮带传动、电机、密封装置、支架、方卡子。第3页，共34页，2023年，2月20日，星期六

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6410121321311螺杆泵采油系统1—地面驱动部分；2—井口装置；3—电控箱；4—油杆；5—油杆扶正器；6—油管扶正器；7—油管；8—转子；9—定子；10—定位销；11—油管锚；12—套管；13—筛管；14—油层第4页，共34页，2023年，2月20日，星期六（1）减速箱减速箱内有两个互相垂直啮合的伞形齿轮，一个装在大皮带轮上，另一个装在驱动轴上。减速箱的主要作用是传递动力并实现一级减速，它将电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。（2）电机电机是螺杆泵井的动力源，将电能转化为机械能。一般用防爆型三相异步电机

（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，如图所示；下置式位于减速器的下方。静密封位于机械密封的上端。密封的主要作用是防止井液流出，起密封光杆的作用。

第5页，共34页，2023年，2月20日，星期六机械密封下置密封轴密封系统1—光杆;2—油杯;3—密封轴;4—下置机械密封21342134机械密封上置密封轴密封系统1—轴头;2—机械密封;3—油杯;4—光杆第6页，共34页，2023年，2月20日，星期六（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，起悬挂油杆和承受扭矩的作用。3．井下螺杆泵部分井下螺杆泵是由转子和定子组成。转子是井下泵中唯一运动的部件，其上部与抽油杆连接。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，表层镀铬，具有很好的抗磨性。定子是由合成橡胶铸制而成的内嵌式双螺旋体。固定于一钢管内，其上端与油管连接，转子位于定子内转动，实现抽汲功能。第7页，共34页，2023年，2月20日，星期六4．配套工具部分12457683

（1）专用井口结构与抽油机井的井口装置基本相同，但是增加了井口强度，减小了地面驱动装置的震动，起到保护光杆和换密封时密封井口的作用。螺杆泵地面驱动部分装置（大庆产）1—方卡子护罩；2—密封装置；3—皮带传动装置；4—减速箱；5—防反转装置；6—防爆电机；7—支架；8—阻杆封井器第8页，共34页，2023年，2月20日，星期六（2）特殊光杆特点是强度大，防断裂，光洁度高，有利于井口密封。（4）油管扶正器起减小油管柱震动和磨损的作用。（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。（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。

第9页，共34页，2023年，2月20日，星期六（8）防抽空装置：地层供液不足会造成螺杆泵损坏，安装井口流量式或压力式抽空保护装置，可有效地避免此现象的发生。（9）筛管：过滤油层流体，防止砂子大量进入泵中。

（二）螺杆泵采油系统的工作原理电机通电后旋转,经过二级减速(三角皮带和齿轮)后,通过方卡带动光杆通过抽油杆柱将动力传递给井下螺杆泵将机械能转变为液体能,从而实现油液的有效举升.地面驱动井下螺杆泵的转子转动是通过地面驱动装置驱动光杆转动，通过中间抽油杆将旋转运动和动力传递到井下转子，使其转动。转子在定子中运转过程中，从泵的底部（入口）至顶部（出口）自下而上形成空腔。空腔的大小取决于转子螺距长度、直径和偏心距离。转子与定子之间存在良好的密封性，使流体以固定速度上升，流体上升速度与转速成正比。转子在定子中旋转时，螺杆断面的变化情况。。

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转子工作示意图

螺杆泵的工作原理是：转子与定子密切配合形成一系列的封闭腔和空腔，当转子转动时，封闭腔沿轴向由吸入端向排出端运移，在排除端消失。同时吸入端形成新的封闭腔，其中空腔内所盛满的液体也就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、消失，起到泵送液体并将液体排出井口的作用。第11页，共34页，2023年，2月20日，星期六（三）螺杆泵的排量计算1．螺杆泵的理论排量螺杆泵的理论排量与转子的偏心距成正比，与转子的螺距成正比，与转子的截面圆直径成正比，与转速成正比，其计算公式为：

5760

或

式中：——螺杆泵的理论排量，ｍ³/d；——转子的偏心距，m；——定子的导程，m；——转子的螺距，m；

=2

——转子的转速，

第12页，共34页，2023年，2月20日，星期六2．泵的容积效率（泵效）泵的容积效率等于螺杆泵的实际排量与理论排量之比。=

=2第13页，共34页，2023年，2月20日，星期六二、螺杆泵的性能参数1．定子、转子间的过盈量螺杆泵的单级扬程一般小于70m，单级最大工作压差小于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。=（0.005～0.01）D（mm）过盈量越大，单级工作压差越大，转子摩擦扭矩也越大。过盈量越小，单级工作压差越小，满足不了油井举升的需要。

第14页，共34页，2023年，2月20日，星期六2．螺杆泵的级数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。螺杆泵的级数越多，泵的扬程越大。泵的级数Z决定了螺杆泵定子、转子的长度。

3．螺杆泵型号意义（1）法国泵单头螺杆泵有效扬程800m转数为500r/min时的理论排量为300m³/d300TP800

型号意义:

第15页，共34页，2023年，2月20日，星期六（2）国产泵GLB120—36级数为36级理论排量为120ml/r杆传动螺杆泵

型号意义：（3）加拿大、山东新型泵级数转数为100r/min时的理论排量16m3/d

型号意义：第16页，共34页，2023年，2月20日，星期六例如：16—25表示泵的级数为25级，泵的转数为100r/min时理论排量为16m3/d。三、螺杆泵采油管柱及配套技术（一）管柱及杆柱的组成1．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

2．油杆柱油杆柱由光杆、方卡子、油杆防脱器、油杆（实心或空心）、油杆扶正器、转子等组成。第17页，共34页，2023年，2月20日，星期六3．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。

上提防冲距时要考虑杆柱弯曲的影响，上提时当地面指重表指示为全部杆重时开始计算防冲距。（二）螺杆泵采油的配套工艺技术（1）油管柱防脱技术

（2）抽油杆防脱技术（3）油管扶正技术（4）油杆扶正技术第18页，共34页，2023年，2月20日，星期六

螺杆泵采油系统常见故障的诊断技术及故障的排除方法

螺杆泵井常见的故障有：抽油杆断脱、油管脱落、吸入部分堵、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。见表。第19页，共34页，2023年，2月20日，星期六工作电流特征发生故障的原因接近电机空转电流无排量，油套不连通抽油杆断脱无排量，油套连通油管脱落或严重漏失接近正常运转电流排量较小，液面较高下部油管漏失，定子橡胶磨损严重、失效，尾管进油部分结蜡或有砂子。无排量，液面较高尾管进油部分蜡堵或砂堵排量较小，液面较低油层供液能力差，气影响第20页，共34页，2023年，2月20日，星期六明显高于正常运转电流排量正常，油压正常油管结蜡严重排量降低，油压升高出油管线堵排量正常（投产初期）定子橡胶溶胀大，定子不合格周期性波动井口脉动出油，转子不连续转动油井间歇出油，泵不合格工作电流特征发生故障的原因第21页，共34页，2023年，2月20日，星期六（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油井故障的方法，用憋压法诊断油井故障油压、套压工况特性故障形式油压不上升且不同于套压无排量抽油杆断脱油压不上升且接近套压油压上升异常缓慢且与套压变化规律一致无排量排量很小油管脱落油管严重漏失油压上升缓慢且不同于套压排量小，泵效低，动液面较深泵严重漏失，气影响，供液能力极差油压与套压接近油套连通定子橡胶脱落第22页，共34页，2023年，2月20日，星期六５、螺杆泵的结构及工作原理是什么？６、螺杆泵井常见的故障有哪些？１．抽油机整机振动是什么原因？如何处理？２．抽油机减速器漏油是什么原因？如何处理？３、抽油机刹车不灵活或自动溜车是什么原因？如何处理？

４、抽油机驴头——井口不对中是什么原因？如何处理？第23页，共34页，2023年，2月20日，星期六

电动潜油泵采油技术电动潜油泵简称为潜油电泵（或电泵），它是机械采油中相对排量较大的—种无杆泵采油方式，即不需要抽油杆柱来传递动力的抽油设备。

一、电动潜油泵装置的组成及工作原理(一）电动潜油泵装置的组成电动潜油泵装置由三大部分，七大件组成

井下部分（井下机组）主要由潜油多级离心泵、潜油电动机、保护器、油气分离器四大件组成。

第24页，共34页，2023年，2月20日，星期六图5—1电动潜油泵装置组成示意图1—变压器；2—控制屏；3—电流表；4—接线盒；5—地面电缆；6—井口装置；7—动力电缆；8—泄油阀；9—电缆接头；10—单流阀；11—扁电缆；12—油管；13—泵头；14—多级离心泵；15—电缆护罩；16—分离器；17—保护器；18—套管；19—潜油电机；20—扶正器（1）井下部分第25页，共34页，2023年，2月20日，星期六（2）中间部分中间部分主要是传输电能的专用电缆。（3）地面部分地面部分主要由变压器和控制屏两大件组成

（二）电动潜油泵井工作原理1．电动潜油泵井工作原理第26页，共34页，2023年，2月20日，星期六地面上的变压器将电网电压转变为电动潜油泵装置所需的工作电压后，将电能输入控制屏，而后通过接线盒及电缆输给井下潜油电动机，潜油电动机再把电能转换成高速旋转的机械能传递给潜油多级离心泵，从而使经油气分离器进入潜油多级离心泵内的液体被加压举升到地面；与此同时井底压力（井底流压）降低，油层液体进而流入井底。2．电动潜油泵供电流程电动潜油泵供电流程：地面电源—→变压器—→控制屏—→潜油电缆—→潜油电动机。第27页，共34页，2023年，2月20日，星期六3．电动潜油泵抽油流程电动潜油泵抽油流程：油气分离器—→潜油多级离心泵—→单流阀—→泄油阀—→井口。4．电动潜油泵井井口流程电动潜油泵井的双管掺热水保温井口流程与抽油井井口流程相同，如图所示。包括四个分流程：原油流程为：井下原油—→总闸门—→生产闸门—→油嘴—→回油闸门—→集油干线—→计量间。

第28页，共34页，2023年，2月20日，星期六套管气控制流程为：套管气—→套管闸门—→套管定压放气阀—→回油闸门—→集油干线—→计量间。掺水保温流程为：计量站来水—→掺水闸门—→单流阀—→油嘴后—→回油闸门—→集油干线—→计量间。

热水地面循环流程为：计量站来水—→连通闸门—→集油干线—→计量间。

在油层温度较高的油田，井口出油温度达50~60℃左右，电动潜油泵井也可根据实际情况采用单管生产流程。第29页，共34页，2023年，2月20日，星期六图电动潜油泵井双管掺热水保温井口流程1—套压表；2—油压表；3—防喷管；4—清蜡闸门；5—生产闸门；6—总闸门；7—套管闸门；8—油套连通闸门；9—油嘴套；10—掺水阀；11—单流阀；12—丝堵；13—放空、取样阀；14—回油闸门