螺杆泵井基础知识培训教材课件.ppt

螺杆螺杆泵采油采油 基基础知知识 螺杆泵工作原理及组成螺杆泵工作原理及组成 1、螺杆泵工作原理：采油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，从而实现举升作用1）电控部分：螺杆泵井的控制部分，控制电机的起、停2）地面部分：（驱动装置、及驱动头）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3）井下部分：定子和转子4）配套工具部分：（1）、专用井口 （2）、特殊光杆 （3）、抽油杆扶整器 （4）、油管扶整器 （5）、抽油杆防倒转装置 （6）、油管防脱装置 专用井口：专用井口：专用井口：专用井口：简化了采油树，使用、维修、保养方便简化了采油树，使用、维修、保养方便简化了采油树，使用、维修、保养方便简化了采油树，使用、维修、保养方便同时曾强了井口强度，减小了地面驱动装置的同时曾强了井口强度，减小了地面驱动装置的同时曾强了井口强度，减小了地面驱动装置的同时曾强了井口强度，减小了地面驱动装置的 震动，起到了保护光杆和换盘根是密封井口的震动，起到了保护光杆和换盘根是密封井口的震动，起到了保护光杆和换盘根是密封井口的震动，起到了保护光杆和换盘根是密封井口的 作用。

作用特殊光杆：特殊光杆：特殊光杆：特殊光杆：强度大、防断裂、光洁度高，有利于井口强度大、防断裂、光洁度高，有利于井口强度大、防断裂、光洁度高，有利于井口强度大、防断裂、光洁度高，有利于井口 密封机械密封机械密封盘根盒根盒方卡方卡上油封上油封齿轮轴承承副箱体副箱体轴承承油杯油杯密封密封轴光杆光杆皮皮带轮油油封封3、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：GLB800-14 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 4、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*10-6=115.2 m3/d；5 5、螺杆、螺杆泵的理的理论排量由下式确定排量由下式确定式中式中 螺杆螺杆泵的理的理论排量，排量，m m3 3/d/d；E E 转子的偏心距，子的偏心距，mmmm；D D 转子截子截圆直径，直径，mmmm，D=2RD=2R；T T 定子定子导程，程，mmmm，T=2tT=2t；n n 转子的子的转速，速，r/minr/min螺杆螺杆泵的的实际排量排量为 式中式中 螺杆螺杆泵的容的容积效率，效率，%。

螺杆螺杆泵定子横截面定子横截面图 由由上上面面两两个个公公式式可可以以看看出出螺螺杆杆泵泵的的理理论论排排量量或或实实际际排排量量与与螺螺杆杆泵泵的的结结构构参参数数E、D、T和和工工作作参参数数n有有关关系系对对现现有有螺螺杆杆泵泵的的结结构构和和作作用用情情况况进进行行分分析析表表明明，在在E、D、T三三者者间间存存在在一一定定的的联联系系，就就是是在在这这三三个个参参数数维维持持一一定定比比值值的的条条件件下下，螺螺杆杆泵泵才才能能保保证证高高效效率率的的长长期的工作期的工作二、螺杆二、螺杆泵工作特性分析工作特性分析 1.1.螺杆螺杆泵工作特性曲工作特性曲线 2.2.螺杆螺杆泵的部分离心的部分离心泵特性特性 3.3.影响螺杆影响螺杆泵工作特性的几个因素工作特性的几个因素4.4.影响螺杆影响螺杆泵使用寿命的主要因素使用寿命的主要因素螺杆螺杆泵工作特性曲工作特性曲线二、螺杆二、螺杆泵工作特性分析工作特性分析 1.1.螺杆螺杆泵工作特性曲工作特性曲线 2.2.螺杆螺杆泵的部分离心的部分离心泵特性特性 3.3.影响螺杆影响螺杆泵工作特性的几个因素工作特性的几个因素4.4.影响螺杆影响螺杆泵使用寿命的主要因素使用寿命的主要因素图7-147-14具有具有过盈的螺杆盈的螺杆泵容容积效率曲效率曲线容容积泵特性曲特性曲线段段 ；拐点；拐点；离心离心泵特性曲特性曲线段段 二、螺杆二、螺杆泵工作特性分析工作特性分析 1.1.螺杆螺杆泵工作特性曲工作特性曲线 2.2.螺杆螺杆泵的部分离心的部分离心泵特性特性 3.3.影响螺杆影响螺杆泵工作特性的几个因素工作特性的几个因素4.4.影响螺杆影响螺杆泵使用寿命的主要因素使用寿命的主要因素过盈量盈量对泵特性的影响特性的影响 =0.45mm=0.45mm；=0.2mm=0.2mm；=0.1mm=0.1mm 1)1)转子子转速速对螺杆螺杆泵工作特性的影响工作特性的影响 由螺杆泵的原理可知，其定、转子间过盈在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。

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、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的过盈选择是螺杆泵制造的关键技术之一2)2)转子子转速速对螺杆螺杆泵工作特性的影响工作特性的影响 转子子转速速对螺杆螺杆泵工作特性的影响工作特性的影响162162r/minr/min；205r/min205r/min；255r/min255r/min 如上图所示的三组试验曲线就说明了随着转速的提高，在同一如上图所示的三组试验曲线就说明了随着转速的提高，在同一举升高度条件下，泵的容积效率升高；在同一容积效率条件下，举升高度条件下，泵的容积效率升高；在同一容积效率条件下，泵的举升高度增加泵的举升高度增加但另一方面，由于螺杆泵的定、转子间有一定的过盈值，转子但另一方面，由于螺杆泵的定、转子间有一定的过盈值，转子在定子内旋转时，定子橡胶受到周期性压缩，产生摩擦面的自动在定子内旋转时，定子橡胶受到周期性压缩，产生摩擦面的自动升温和疲劳在井温比较高的情况下，加速了橡胶分子链的重新升温和疲劳。

在井温比较高的情况下，加速了橡胶分子链的重新组合，使弹性模数减小，从而降低疲劳特性及金属套和橡胶结合组合，使弹性模数减小，从而降低疲劳特性及金属套和橡胶结合面上粘结剂的强度，也加速定子橡胶的老化而缩短其寿命从试面上粘结剂的强度，也加速定子橡胶的老化而缩短其寿命从试验得知，自动升温值和压缩疲劳以及橡胶的老化是加载频率验得知，自动升温值和压缩疲劳以及橡胶的老化是加载频率(即转即转速速)的函数，因此，选择泵的适当转速是很有必要的一般来说，的函数，因此，选择泵的适当转速是很有必要的一般来说，近几年设计的地面驱动采油螺杆泵，最高转速均在近几年设计的地面驱动采油螺杆泵，最高转速均在300r/min 左右，左右，而最常用的转速为而最常用的转速为50200r/min对于高含砂油井，磨蚀是限制泵转速的又一重要因素在磨蚀对于高含砂油井，磨蚀是限制泵转速的又一重要因素在磨蚀工况下，定子橡胶的磨损量与转速的平方成正比因此，在高含工况下，定子橡胶的磨损量与转速的平方成正比因此，在高含砂油井，螺杆泵不宜高速运转砂油井，螺杆泵不宜高速运转3)3)定、定、转子加工子加工质量量对螺杆螺杆泵特性的影响特性的影响4)4)举升介升介质对螺杆螺杆泵特性的影响特性的影响 (1)(1)(1)(1)温度温度温度温度对对螺杆螺杆螺杆螺杆泵泵工作特性的影响工作特性的影响工作特性的影响工作特性的影响 在在同同一一净举升升高高度度条条件件下下，温温度度升升高高，螺螺杆杆泵容容积效效率率也也随随之之提提高高，图7-187-18所所示示。

但但试验发现，温温度度升升高高泵扭扭矩矩变化化不不明明显举升介升介质温度温度对螺杆螺杆泵特性的影响特性的影响(1)-清水清水,15度度 (2)-清水清水,30度度 (2)(2)介介质粘度粘度对螺杆螺杆泵工作特性的影响工作特性的影响 通通过室室内内和和现场试验表表明明，试验介介质的的粘粘度度增增加加也也会会使使泵的的容容积效效率率得得到到改改善善，因因为粘粘度度越越大大，分分子子间的的力力就就越越大大，外外力力破破坏坏其其结构构就就越越困困难，表表现在在螺螺杆杆泵上上，就就是是密密封封效效果果变好好，即即在在同同一一净举升升高高度度条条件件下下，试验介介质粘粘度度增增加加，泵的的容容积效效率率升升高高但但另另一一方方面面，抽抽油油杆杆在在液液体体介介质中中作作旋旋转运运动，随随着着介介质粘粘度度的的增增加加，抽抽油杆与液体的摩擦力增加，表油杆与液体的摩擦力增加，表现为抽油杆的扭矩增加抽油杆的扭矩增加二、螺杆二、螺杆泵工作特性分析工作特性分析 1.1.螺杆螺杆泵工作特性曲工作特性曲线 2.2.螺杆螺杆泵的部分离心的部分离心泵特性特性 3.3.影响螺杆影响螺杆泵工作特性的几个因素工作特性的几个因素4.4.影响螺杆影响螺杆泵使用寿命的主要因素使用寿命的主要因素 影响螺杆泵使用寿命的因素很多，通过长期的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实践摸索，从产品质量的角度分析其主要因素有以下几点。

有以下几点定、转子的加工精度及表面光洁度；定、转子的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1 1、选井选泵技术、选井选泵技术、选井选泵技术、选井选泵技术 所谓螺杆泵选井选泵技术是依靠油井的状况来合理选择所谓螺杆泵选井选泵技术是依靠油井的状况来合理选择螺杆泵的泵型、确定泵的工作参数，或根据某一规格的螺螺杆泵的泵型、确定泵的工作参数，或根据某一规格的螺杆泵来选井而螺杆泵采油井的合理工况是指油井在合理杆泵来选井而螺杆泵采油井的合理工况是指油井在合理流压下生产，螺杆泵在合理工作区域内工作流压下生产，螺杆泵在合理工作区域内工作由螺杆泵的工作特性曲线可知，由螺杆泵的工作特性曲线可知，螺杆泵同潜油电泵一样螺杆泵同潜油电泵一样存在最佳工作区域经过几年来的实验研究认为，把螺杆存在最佳工作区域经过几年来的实验研究认为，把螺杆泵工作特性曲线分为泵工作特性曲线分为A、B、C三个区域较为合理。

其中三个区域较为合理其中A为合理工作区，为合理工作区，B为软工作区，为软工作区，C为不合理工作区，如图为不合理工作区，如图7-21所示，区域边界的确定方法大致如下所示，区域边界的确定方法大致如下C区：螺杆泵在该 区工作，尽管有 效扬程较高，但 泵漏失严重，系 统效率非常低，因而螺杆泵在C区 工作很不经济，而且螺杆泵在C区 工作稳定性差，泵效与流压关系敏 感，故螺杆泵不应 在区工作螺杆螺杆泵合理工作区域确定合理工作区域确定A区：螺杆泵 在该区工作，取B、C区之长，避B、C区之短，流压与排量、系统效率的关 系不敏感，生产稳定性好B区：螺杆泵在该区工 作，虽然泵效高，但 系统效率低，有效扬 程低，不但泵的潜能 没得到发挥，而且因 生产压差过小，油井 产能也被抑制因此 螺杆泵不应工作在 B区上限：上限：泵容容积效率效率应大于大于65%65%；下限：；下限：泵的工作的工作压力力P P P Pmaxmax30%30%三、螺杆三、螺杆泵采油配套工采油配套工艺技技术 1.1.选井井选泵技技术 2.2.检测技技术 3.3.管柱、杆柱防脱及扶正技管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.4.清防蜡解堵工清防蜡解堵工艺技技术 5.5.抽空保抽空保护技技术 6.6.过载欠欠载保保护技技术 7.7.故障故障诊断技断技术 8.8.测试技技术 由于螺杆由于螺杆泵本身本身结构材构材质以及加工工以及加工工艺的复的复杂性，致使螺杆性，致使螺。