螺桿泵(講義)20060715

1、 一、螺桿泵工作原理及組成一、螺桿泵工作原理及組成 二、螺桿泵配套技術(shù)二、螺桿泵配套技術(shù) 三、螺桿泵作業(yè)施工三、螺桿泵作業(yè)施工 根據(jù)傳動(dòng)形式可分為皮帶傳根據(jù)傳動(dòng)形式可分為皮帶傳 動(dòng)和直接傳動(dòng)兩種，其系統(tǒng)組成動(dòng)和直接傳動(dòng)兩種，其系統(tǒng)組成 主要包括地面驅(qū)動(dòng)部分、井下泵主要包括地面驅(qū)動(dòng)部分、井下泵 部分、電控部分、配套工具及其部分、電控部分、配套工具及其 井下管柱等。井下管柱等。 一、螺桿泵工作原理及組成一、螺桿泵工作原理及組成 螺桿泵采油系統(tǒng)按不同驅(qū)動(dòng)型式可分為地面驅(qū)螺桿泵采油系統(tǒng)按不同驅(qū)動(dòng)型式可分為地面驅(qū) 動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩大類。動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩大類。 地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵 按驅(qū)動(dòng)形式不同，可

2、分為電驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種形式，按驅(qū)動(dòng)形式不同，可分為電驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種形式， 動(dòng)力置于井底，不用抽油桿。動(dòng)力置于井底，不用抽油桿。 井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵 1、螺桿泵工作原理：.螺桿泵的轉(zhuǎn)子、定子副 是利用擺線的多等效動(dòng)點(diǎn)效應(yīng)，在空間形成封閉腔室， 并當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉腔室能作軸向移動(dòng)， 使其中的液體從一端移向另一端，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和液體能 的相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)舉升作用。 2、螺桿泵的組成：、螺桿泵的組成： 1）電控部分：）電控部分： 螺桿泵井的控制部分，控制電機(jī)的起、停。螺桿泵井的控制部分，控制電機(jī)的起、停。 2）地面部分：）地面部分： （驅(qū)動(dòng)裝置、及驅(qū)動(dòng)頭）（驅(qū)動(dòng)裝置、及驅(qū)

3、動(dòng)頭） 是把動(dòng)力傳給井下泵轉(zhuǎn)子使轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽是把動(dòng)力傳給井下泵轉(zhuǎn)子使轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽 汲原油的機(jī)械裝置。汲原油的機(jī)械裝置。 3）井下部分：）井下部分：定子和轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子。 4）配套工具部分：）配套工具部分： （1）專用井口）專用井口 （2）特殊光桿）特殊光桿 （3）抽油桿扶整器）抽油桿扶整器 （4）油管扶整器）油管扶整器 （5）抽油桿防倒轉(zhuǎn)裝置）抽油桿防倒轉(zhuǎn)裝置 （6）油管防脫裝置）油管防脫裝置 EDTn105.76=4EDTnQ -6 螺桿泵的理論排量由下式確定螺桿泵的理論排量由下式確定 式中式中 QQ螺桿泵的理論排量，螺桿泵的理論排量，m m3 3/d/d； E E

4、 轉(zhuǎn)子的偏心距，轉(zhuǎn)子的偏心距，mmmm； D D 轉(zhuǎn)子截圓直徑，轉(zhuǎn)子截圓直徑，mmmm， D=2RD=2R； T T 定子導(dǎo)程，定子導(dǎo)程， mmmm， T=2tT=2t； n n 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速， r/minr/min。 螺桿泵的實(shí)際排量螺桿泵的實(shí)際排量QQ為為 式中式中 螺桿泵的容積效率，螺桿泵的容積效率，% %。 v QQ 螺桿泵定子橫截面圖螺桿泵定子橫截面圖 2、螺桿泵型號(hào)的表示方法： 主要用螺桿泵的排量和級(jí)數(shù)來表示： 例如：GLB800 GLB-桿式驅(qū)動(dòng)井下螺桿泵 800-泵每轉(zhuǎn)排量800毫升 3、螺桿泵理論排量公式： 例如： GLB800-14 單螺桿泵 實(shí)際轉(zhuǎn)速n=100

5、轉(zhuǎn)/分 理論排量公式：Q=800*100*1440*10-6=115.2 m m3 3/d/d； 螺桿泵桿柱配套與螺桿泵的研究比較，起步相螺桿泵桿柱配套與螺桿泵的研究比較，起步相 對(duì)較晚。從對(duì)較晚。從1986年引進(jìn)第一批螺桿泵開始，到年引進(jìn)第一批螺桿泵開始，到 現(xiàn)在已經(jīng)有現(xiàn)在已經(jīng)有20個(gè)年頭，但配套桿柱的研究只是個(gè)年頭，但配套桿柱的研究只是 最近幾年的事情。最近幾年的事情。 最初的螺桿泵由于壽命較短，使得在桿最初的螺桿泵由于壽命較短，使得在桿 柱沒有暴露出多大問題的時(shí)候，井下泵體已柱沒有暴露出多大問題的時(shí)候，井下泵體已 經(jīng)損壞。因此，螺桿泵的桿柱配套問題沒有經(jīng)損壞。因此，螺桿泵的桿柱配套問題沒

6、有 引起油田足夠的重視。引起油田足夠的重視。 （當(dāng)時(shí)桿柱配套采用的是常規(guī)抽油桿）（當(dāng)時(shí)桿柱配套采用的是常規(guī)抽油桿） 普通實(shí)心抽油桿普通實(shí)心抽油桿 從從1994年開始在螺桿泵井上應(yīng)用空心抽年開始在螺桿泵井上應(yīng)用空心抽 油桿，但當(dāng)時(shí)的空心抽油桿主要是為油井加油桿，但當(dāng)時(shí)的空心抽油桿主要是為油井加 藥和解堵提供通道。藥和解堵提供通道。 到了到了19961996年，螺桿泵脫扣問題年，螺桿泵脫扣問題 引起了油田的重視，因此，我們開引起了油田的重視，因此，我們開 發(fā)了防脫式空心抽油桿，仍然采用發(fā)了防脫式空心抽油桿，仍然采用 的摩擦焊接方式加工，這種防脫桿的摩擦焊接方式加工，這種防脫桿 的出現(xiàn)，使螺桿泵桿柱

7、脫扣事故明的出現(xiàn)，使螺桿泵桿柱脫扣事故明 顯降低。顯降低。 摩擦焊接式空心防脫抽油桿摩擦焊接式空心防脫抽油桿 這種摩擦焊接式防脫空心抽油桿與以這種摩擦焊接式防脫空心抽油桿與以 往抽油桿相比有了較大的進(jìn)步，但隨往抽油桿相比有了較大的進(jìn)步，但隨 著時(shí)間的推移，這種桿的缺點(diǎn)暴露了著時(shí)間的推移，這種桿的缺點(diǎn)暴露了 出來，即焊口附近頻繁斷裂。出來，即焊口附近頻繁斷裂。 焊口焊口 斷口斷口 20002000年初，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，把實(shí)年初，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，把實(shí) 心抽油桿的鍛造結(jié)構(gòu)與摩擦焊接式空心心抽油桿的鍛造結(jié)構(gòu)與摩擦焊接式空心 防脫抽油桿的插接結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來，防脫抽油桿的插接結(jié)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來

8、， 使這種抽油桿兼具高承扭和防脫兩大優(yōu)使這種抽油桿兼具高承扭和防脫兩大優(yōu) 點(diǎn)，這就是目前的鐓鍛式防脫空心抽油點(diǎn)，這就是目前的鐓鍛式防脫空心抽油 桿。桿。 鐓鍛式空心防脫抽油桿鐓鍛式空心防脫抽油桿 大港產(chǎn)空心抽油桿大港產(chǎn)空心抽油桿 正確的插接方式正確的插接方式 不正確插接會(huì)損壞牙體及絲扣不正確插接會(huì)損壞牙體及絲扣 不正確插接造成嚴(yán)重?fù)p壞的牙體不正確插接造成嚴(yán)重?fù)p壞的牙體 由于牙體沒有對(duì)插，當(dāng)桿體工作時(shí)受到扭矩的 作用，抽油桿兩牙體端面會(huì)產(chǎn)生極大的壓應(yīng)力。 同時(shí)，由于牙體未互相對(duì)插，造成接箍的一側(cè) 兩個(gè)密封面不相接觸，使接箍?jī)?nèi)的桿體相對(duì)于 接箍處于游動(dòng)狀態(tài)，在抽油桿旋轉(zhuǎn)震動(dòng)作用下， 相擠壓的兩個(gè)牙

9、體端面之間，接箍絲扣與桿體 絲扣之間會(huì)產(chǎn)生相互撞擊作用，最終會(huì)將牙體 接觸端面及相接觸的螺紋部分擊平，造成脫扣。 油管油管 接箍接箍 抽油桿抽油桿 油管接箍摩擦油管接箍摩擦 產(chǎn)生卸扣扭矩產(chǎn)生卸扣扭矩 縮小接箍外徑縮小接箍外徑 采用反扣螺紋采用反扣螺紋 加強(qiáng)桿柱扶正加強(qiáng)桿柱扶正 錐螺紋結(jié)構(gòu)螺桿泵抽油桿錐螺紋結(jié)構(gòu)螺桿泵抽油桿 作業(yè)時(shí)，增大上扣扭矩會(huì)提高其防脫作業(yè)時(shí)，增大上扣扭矩會(huì)提高其防脫 性能，因?yàn)樯峡叟ぞ卦酱?，需要的卸性能，因?yàn)樯峡叟ぞ卦酱?，需要的?扣扭矩也越大。因此，要保證有足夠扣扭矩也越大。因此，要保證有足夠 的上扣扭矩，但這樣可能會(huì)引起檢泵的上扣扭矩，但這樣可能會(huì)引起檢泵 時(shí)卸扣困難。

10、時(shí)卸扣困難。 二、二、 螺螺 桿桿 泵泵 配配 套套 技技 術(shù)術(shù) 支撐卡瓦 定子 轉(zhuǎn)子 由螺桿泵的原理可知，其定、轉(zhuǎn)子間由螺桿泵的原理可知，其定、轉(zhuǎn)子間 過盈在一定程度上決定了單級(jí)承壓能力的過盈在一定程度上決定了單級(jí)承壓能力的 大小，如上圖所示，過盈量將直接影響螺大小，如上圖所示，過盈量將直接影響螺 桿泵工作特性。過盈小會(huì)降低舉升能力，桿泵工作特性。過盈小會(huì)降低舉升能力， 而過盈大會(huì)增加定、轉(zhuǎn)子間的摩擦，降低而過盈大會(huì)增加定、轉(zhuǎn)子間的摩擦，降低 效率。因此，定、轉(zhuǎn)子間的過盈選擇是螺效率。因此，定、轉(zhuǎn)子間的過盈選擇是螺 桿泵制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。桿泵制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。 影響螺桿泵使用壽命的因素很

11、多，通過長(zhǎng)期的實(shí)踐摸影響螺桿泵使用壽命的因素很多，通過長(zhǎng)期的實(shí)踐摸 索，從產(chǎn)品質(zhì)量的角度分析其主要因素有以下幾點(diǎn)。索，從產(chǎn)品質(zhì)量的角度分析其主要因素有以下幾點(diǎn)。 定、轉(zhuǎn)子的加工精度及表面光潔度；定、轉(zhuǎn)子的加工精度及表面光潔度； 定子橡膠的耐溫、耐油、耐氣浸性能；定子橡膠的耐溫、耐油、耐氣浸性能； 定子橡膠與金屬外套的粘結(jié)強(qiáng)度；定子橡膠與金屬外套的粘結(jié)強(qiáng)度； 定子內(nèi)腔及轉(zhuǎn)子的直線度；定子內(nèi)腔及轉(zhuǎn)子的直線度； 定、轉(zhuǎn)子間合理過盈量的選擇；定、轉(zhuǎn)子間合理過盈量的選擇； 轉(zhuǎn)子合理轉(zhuǎn)速的確定。轉(zhuǎn)子合理轉(zhuǎn)速的確定。 由于螺桿泵本身結(jié)構(gòu)材質(zhì)以及加工工藝的復(fù)由于螺桿泵本身結(jié)構(gòu)材質(zhì)以及加工工藝的復(fù) 雜性，致使螺

12、桿泵的工作特性的穩(wěn)定性、互換性雜性，致使螺桿泵的工作特性的穩(wěn)定性、互換性 較差，所以在螺桿泵下井前必須對(duì)其工作特性及較差，所以在螺桿泵下井前必須對(duì)其工作特性及 其加工質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)。通過檢測(cè)可以有效地其加工質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)。通過檢測(cè)可以有效地 避免不合格產(chǎn)品下井，同時(shí)為螺桿泵的選井、選避免不合格產(chǎn)品下井，同時(shí)為螺桿泵的選井、選 泵提供技術(shù)依據(jù)，也為設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、制造工藝泵提供技術(shù)依據(jù)，也為設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、制造工藝 改進(jìn)提供主要的基礎(chǔ)依據(jù)。改進(jìn)提供主要的基礎(chǔ)依據(jù)。 1. 1.檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)技術(shù) 螺桿泵水力工作特性檢測(cè)系統(tǒng)螺桿泵水力工作特性檢測(cè)系統(tǒng) 支撐卡瓦支撐卡瓦 張力油管錨張力油管錨 防扭錨防扭

13、錨 反扣油管反扣油管 圖圖7-25a DQ05527-25a DQ0552支撐卡瓦支撐卡瓦 圖圖7-25b 7-25b 卡瓦中心管卡瓦中心管 支撐卡瓦的坐封是通過支撐卡瓦的坐封是通過 在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的，在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的， 為保證坐封效果，要求為保證坐封效果，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，通過壓油，通過壓油 管頭的方式將油管頭壓管頭的方式將油管頭壓 入四通內(nèi)入四通內(nèi), ,上緊頂絲完上緊頂絲完 成操作。成操作。 20mm 20mm 支撐卡瓦的坐封是通過支撐卡瓦的坐封是通過 在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的，在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的， 為保證坐封效果，要求為保

14、證坐封效果，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，通過壓油，通過壓油 管頭的方式將油管頭壓管頭的方式將油管頭壓 入四通內(nèi)入四通內(nèi), ,上緊頂絲完上緊頂絲完 成操作。成操作。 支撐卡瓦的坐封是通過支撐卡瓦的坐封是通過 在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的，在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的， 為保證坐封效果，要求為保證坐封效果，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，通過壓油，通過壓油 管頭的方式將油管頭壓管頭的方式將油管頭壓 入四通內(nèi)入四通內(nèi), ,上緊頂絲完上緊頂絲完 成操作。成操作。 防防 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錨錨 當(dāng)螺桿泵工作時(shí)，防轉(zhuǎn)當(dāng)螺桿泵工作時(shí)，防轉(zhuǎn)

15、錨自動(dòng)坐封，卡在套管內(nèi)壁錨自動(dòng)坐封，卡在套管內(nèi)壁 上，阻止反向扭矩對(duì)管柱的上，阻止反向扭矩對(duì)管柱的 倒扣作用，作業(yè)施工時(shí)，管倒扣作用，作業(yè)施工時(shí)，管 柱可自由上下活動(dòng)，無需進(jìn)柱可自由上下活動(dòng)，無需進(jìn) 行解封操作。完全省去了坐行解封操作。完全省去了坐 封支撐卡瓦、壓油管頭工序。封支撐卡瓦、壓油管頭工序。 由于螺桿泵轉(zhuǎn)子離心力的作用，定子受到周期由于螺桿泵轉(zhuǎn)子離心力的作用，定子受到周期 性沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，為減小或消除定子的振動(dòng)需要設(shè)性沖擊產(chǎn)生振動(dòng)，為減小或消除定子的振動(dòng)需要設(shè) 置扶正器。一般在定子上接頭處安裝較為適宜，而置扶正器。一般在定子上接頭處安裝較為適宜，而 對(duì)于采用反扣油管的管柱，則需在定子

16、上、下接頭對(duì)于采用反扣油管的管柱，則需在定子上、下接頭 處分別安裝扶正器。目前扶正器有兩種，一種是彈處分別安裝扶正器。目前扶正器有兩種，一種是彈 簧式，一種是橡膠式?；墒?，一種是橡膠式。 一、螺桿泵工作原理及組成一、螺桿泵工作原理及組成 二、螺桿泵配套技術(shù)二、螺桿泵配套技術(shù) 三、螺桿泵作業(yè)施工三、螺桿泵作業(yè)施工 1、施工準(zhǔn)備、施工準(zhǔn)備 1）目前生產(chǎn)情況：日產(chǎn)液、含水、流壓、靜壓等。）目前生產(chǎn)情況：日產(chǎn)液、含水、流壓、靜壓等。 2）井史資料：在歷次施工總結(jié)和油管、抽油桿記錄中）井史資料：在歷次施工總結(jié)和油管、抽油桿記錄中 查看有無落物、井斜、套損等情況。查看有無落物、井斜、套損等情況。 3）施工

17、設(shè)計(jì)：根據(jù)油井生產(chǎn)情況、產(chǎn)能、井史資料優(yōu)）施工設(shè)計(jì)：根據(jù)油井生產(chǎn)情況、產(chǎn)能、井史資料優(yōu) 化施工設(shè)計(jì)?；┕ぴO(shè)計(jì)。 4）下井工具、油管、抽油桿要清洗干凈，不得有彎曲、）下井工具、油管、抽油桿要清洗干凈，不得有彎曲、 損壞，要嚴(yán)格丈量。并記錄好原始數(shù)據(jù)。損壞，要嚴(yán)格丈量。并記錄好原始數(shù)據(jù)。 1）熱洗）熱洗 用熱水反循環(huán)將死油死蠟替出用熱水反循環(huán)將死油死蠟替出。 2）起原井）起原井 按按SY/T5587.693的規(guī)定和施工設(shè)的規(guī)定和施工設(shè) 計(jì)要求起出原井計(jì)要求起出原井抽油桿及油管抽油桿及油管。( 壓油管頭、松頂絲，上提管柱使支撐卡瓦壓油管頭、松頂絲，上提管柱使支撐卡瓦 解封解封) 3）刮削）刮削 目

18、的：防止損壞扶正泵體的橡膠扶正器。目的：防止損壞扶正泵體的橡膠扶正器。 4）連接井下工具：）連接井下工具： 將井下工具在地面按施工設(shè)計(jì)連接上緊，應(yīng)將井下工具在地面按施工設(shè)計(jì)連接上緊，應(yīng) 在錨定工具滑道上涂上黃油，錨定工具處于解封在錨定工具滑道上涂上黃油，錨定工具處于解封 狀態(tài)。狀態(tài)。 5）下管柱）下管柱 ： 按按SY/T5587.693的規(guī)定和施工設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。的規(guī)定和施工設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。 5.1按地面設(shè)計(jì)要求配好管柱，用相應(yīng)的通按地面設(shè)計(jì)要求配好管柱，用相應(yīng)的通 井規(guī)檢驗(yàn)合格并在絲扣上涂上絲扣油。井規(guī)檢驗(yàn)合格并在絲扣上涂上絲扣油。 5.2按施工設(shè)計(jì)要求組配管柱，尾管不得少按施工設(shè)計(jì)要求組配管柱

19、，尾管不得少 于三根。于三根。 5.3上扣扭矩達(dá)到要求。上扣扭矩達(dá)到要求。 5.4下入錨定工具時(shí)，在下入第一根油管時(shí)下入錨定工具時(shí)，在下入第一根油管時(shí), 試做油管錨試做油管錨,成功后成功后,上提管柱解封上提管柱解封,然后緩然后緩 慢下放管柱慢下放管柱,要平穩(wěn)操作。要平穩(wěn)操作。 在操作過程中應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：在操作過程中應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)(1)更換油管吊卡時(shí)，注意上提高度不允許超過更換油管吊卡時(shí)，注意上提高度不允許超過 400mm400mm，以防支撐卡瓦中途坐封。如中途坐封，緩慢上，以防支撐卡瓦中途坐封。如中途坐封，緩慢上 提管柱提管柱1m1m以上，然后緩慢下放管柱解封。以上，然后緩慢下放管

20、柱解封。 (2)(2)坐支撐卡瓦時(shí)，上提管柱坐支撐卡瓦時(shí)，上提管柱800mm800mm左右，緩慢下左右，緩慢下 放油管，坐卡位置控制在放油管，坐卡位置控制在1020mm1020mm之間（油管頭上平之間（油管頭上平 面與套管法蘭平面距離）。面與套管法蘭平面距離）。如果尺寸不合適，可反復(fù)如果尺寸不合適，可反復(fù) 幾次幾次 直至達(dá)到要求。用鋼絲繩壓下油管掛，擰緊頂絲直至達(dá)到要求。用鋼絲繩壓下油管掛，擰緊頂絲。 支撐卡瓦的坐封是通過支撐卡瓦的坐封是通過 在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的，在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的， 為保證坐封效果，要求為保證坐封效果，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20mm2

21、0mm，通過壓油，通過壓油 管頭的方式將油管頭壓管頭的方式將油管頭壓 入四通內(nèi)入四通內(nèi), ,上緊頂絲完上緊頂絲完 成操作。成操作。 20mm 20mm 支撐卡瓦的坐封是通過支撐卡瓦的坐封是通過 在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的，在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的， 為保證坐封效果，要求為保證坐封效果，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，通過壓油，通過壓油 管頭的方式將油管頭壓管頭的方式將油管頭壓 入四通內(nèi)入四通內(nèi), ,上緊頂絲完上緊頂絲完 成操作。成操作。 支撐卡瓦的坐封是通過支撐卡瓦的坐封是通過 在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的，在井口提放管柱實(shí)現(xiàn)的， 為保證坐封效果，要求為保證坐封效果，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，通過壓油，通過壓油