螺桿泵培訓(xùn)教材

1、一、 國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,二、 螺桿泵采油系統(tǒng),三、 螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)控技術(shù),四、 螺桿泵抽油桿,五 、螺桿泵采油配套技術(shù),六、 螺桿泵適應(yīng)性分析,七、 螺桿泵井的選泵與單井設(shè)計(jì),八、 螺桿泵井下作業(yè)及生產(chǎn)管理,九、 螺桿泵采油的經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析,十、需進(jìn)一步完善和解決的問題,目 錄,,(一)螺桿泵采油技術(shù)的發(fā)展歷程,,,,,20世紀(jì)30年代中期法國的moineau 發(fā)明了單螺桿泵水力機(jī)械原理以來，單螺桿泵在石油工業(yè)領(lǐng)

2、域得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代末前蘇聯(lián)開發(fā)應(yīng)用了潛油電泵采油系統(tǒng)用于井下原油的舉升，并形成了排量為10-200m3/d、揚(yáng)程為600-1200m的系列產(chǎn)品。,潛油螺桿泵 采油系統(tǒng) Sketch of ESPCP oil production system,,,,地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油起源于20世紀(jì)80年代初期，法國、加拿大、美國和德國等相繼開發(fā)并形成了排量為2-300m3/d，揚(yáng)程為500-2000m的系列產(chǎn)品，并得到廣

3、泛應(yīng)用。我國自20世紀(jì)80年代中后期開始研發(fā)地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)以來，已形成排量為2-240m3/d、揚(yáng)程為500-1800m的系列產(chǎn)品，并已在國內(nèi)各大油田逐步推廣應(yīng)用。,,地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)Sketch of surface driving PCP oil production system,,,,大慶油田自1986年到1992年開展GLB120-27型螺桿泵的研制，初期由于螺桿泵定子質(zhì)量不過關(guān)及其配套工藝技術(shù)不完善，導(dǎo)致現(xiàn)

4、場試驗(yàn)井抽油桿斷脫、油管脫落及泵定子脫膠現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，螺桿泵使用壽命較短。1993年至1998年針對(duì)大慶油田三次加密井采油和排液的需要，先后完成了GLB40-42和GLB75-40型螺桿泵機(jī)組的研制；針對(duì)聚合物驅(qū)油田舉升的需要完成了GLB500-14和GLB800-14 型螺桿泵機(jī)組的研制。,,,,2000年至2002年針對(duì)高產(chǎn)液井舉升和電泵井轉(zhuǎn)型的需求完成了GLB1200-14型螺桿泵機(jī)組的研制；針對(duì)長期困擾螺桿泵采油技術(shù)推廣應(yīng)用的清

5、防蠟和測壓問題，完成了KGLB120-27和KGLB500-14型空心轉(zhuǎn)子螺桿泵機(jī)組的研制，目前空心轉(zhuǎn)子已形成系列化，排量、揚(yáng)程和使用壽命均達(dá)到了同型號(hào)常規(guī)螺桿泵的應(yīng)用水平，已成為常規(guī)螺桿泵的替代產(chǎn)品。,稠油井應(yīng)用,,加拿大約40%的重油井使用螺桿泵采油，其中一石油公司采用PCM/IFP聯(lián)合公司生產(chǎn)的Rodemip地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)，井下部分連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了兩年，地面部分5年。揚(yáng)程2000m，排量240m3/d，驅(qū)動(dòng)功率小，節(jié)約電耗60-

6、-75%，投資與維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用均較低。 俄羅斯的螺桿泵主要應(yīng)用在巴什基里亞、古比雪夫和西西伯利亞等油礦，油井最長的檢泵周期為二年九個(gè)月。在姆哈諾夫斯克油田，氣油比高達(dá)400m3/m3，油井最長的檢泵周期為477天；在粘度為1400mPa.s的油井條件下，油井最長的檢泵周期達(dá)340天，中、小排量螺桿泵的泵效達(dá)到70%。,,(二)、國內(nèi)外螺桿泵應(yīng)用現(xiàn)狀,1、國外應(yīng)用現(xiàn)狀,稀油井應(yīng)用,在稀油井中應(yīng)用螺桿泵同樣有降低電力損耗、減少維護(hù)費(fèi)的

7、作用。 如印尼的Melibur油田（原油粘度8.3mPa.s），從1990年開始用螺桿泵代替電潛泵采油35口，泵掛深度4000ft（1220m），最大排量2000bpd（318m3/d）。結(jié)果表明，在滿足產(chǎn)量不變的情況下，使用螺桿泵與電潛泵相比電費(fèi)減少了70%，維護(hù)費(fèi)減少了35%，緩解了油田電力供應(yīng)緊張的矛盾。 蘇丹大尼羅公司在稀油井中，應(yīng)用大排量螺桿泵80 口井，日產(chǎn)量160000桶（25600 m3/

8、d），該油田原油為35°API，泵掛深度1200m。,,,印尼的Melibur油田（原油粘度8.3mPa.s），從1990年開始用螺桿泵代替電潛泵采油35口，泵掛深度4000ft（1220m），最大排量2000bpd（318m3/d）。結(jié)果表明，在滿足產(chǎn)量不變的情況下，使用螺桿泵與電潛泵相比電費(fèi)減少了70%，維護(hù)費(fèi)減少了35%，緩解了油田電力供應(yīng)緊張的矛盾。 蘇丹大尼羅公司在稀油井中，應(yīng)用大排量螺桿泵80 口井，日產(chǎn)量

9、160000桶（25600 m3/d），泵掛深度1200m。,如,稀油井中應(yīng)用螺桿泵同樣有降低電力損耗、減少維護(hù)費(fèi)的作用。,復(fù)雜工況井應(yīng)用,,加拿大：井下螺桿泵被應(yīng)用于含水90%，水中含鹽180000mg/l、含CO2 12%和含硫7%的油井中。 螺桿泵還用于水平井排砂，該油田位于Alberta東北方向，油井完井深度450~750m。用盤管注入，螺桿泵采出的方法成功地清除了水平井段的砂堵。 螺桿泵應(yīng)用于含

10、砂高達(dá)20%（體積比）的油井，使用壽命達(dá)到6個(gè)月。 美國：西德克薩斯洲在42°API的油井中成功應(yīng)用螺桿泵舉升。 阿根廷：使用螺桿泵的最高井溫達(dá)到127℃。 利比亞：螺桿泵在芳烴含量11%（65℃）的油井得到成功應(yīng)用。應(yīng)用表明：螺桿泵有著廣泛的應(yīng)用前景,,,2、國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀,螺桿泵作為一種機(jī)械采油設(shè)備，它具有其它抽油設(shè)備所不能替代的優(yōu)越性，國內(nèi)在制造、應(yīng)用等方面都取得了長足的進(jìn)步，井下泵已基

11、本形成系列化。但是，與國外石油公司相比，我國在螺桿泵的整體技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用等方面還存在著一定差距。,應(yīng)用范圍,揚(yáng)程可達(dá)到1800m,排量可達(dá)到240m3/d (800m),油品性質(zhì)：（稠油、含砂、高含水、聚驅(qū)采油井等）,井溫可達(dá)到120℃,直井,斜度不大于30度的斜井,(二)、國內(nèi)外螺桿泵應(yīng)用現(xiàn)狀,,水驅(qū)采油井應(yīng)用,,目前，大慶油田、華北二連油田和大港油田在水驅(qū)常規(guī)井上采用螺桿泵采油已達(dá)到一定規(guī)模。,,,,,其中： 大慶油田

12、:在用水驅(qū)螺桿泵采油井1031口。 華北二連油田:螺桿泵主要集中在蒙古林油田、寶力格油田和大阿北油田，在用井86口。,60.1%,83.4%,,,,,904.9m,950.4m,461d,1099d,平均,泵 效,泵 掛,檢泵周期,,,,,兩油田均在低產(chǎn)井上使用了變頻調(diào)速技術(shù)，管柱錨定均采用支撐卡瓦。二連油田將生產(chǎn)參數(shù)遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于螺桿泵井的日常管理，在井口安裝溫度、壓力和電流傳感器

13、，利用RPC單井配電柜遠(yuǎn)程無線傳輸給中控室，進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，并可以遙控啟停、自動(dòng)錄取數(shù)據(jù)和量油。通過變頻配電柜連續(xù)錄取電流，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)單井的電流波動(dòng)，也可以推斷出扭矩的波動(dòng)，及時(shí)對(duì)單井進(jìn)行事故處理。,,大港油田在中北部高含水出砂開發(fā)區(qū)推廣應(yīng)用53口井，其中替代小泵生產(chǎn)11口井；替代大直徑管式泵生產(chǎn)32口井；替代電泵生產(chǎn)7口井；長停井恢復(fù)3口井，取得了增產(chǎn)增效、提高生產(chǎn)時(shí)率、減少投資、節(jié)能降耗的效果。,,,,,,,目前，大慶油田在聚合物驅(qū)

14、采油井上采用螺桿泵采油已達(dá)到一定規(guī)模，在用聚驅(qū)螺桿泵采油井513口。 平均泵效 62.6％ 平均泵掛 929.3米 平均檢泵周期 441天,,,,聚合物驅(qū)采油井應(yīng)用,,目前，吉林油田、遼河油田、冀東油田和華北油田均在重油井上采用螺桿泵冷采，經(jīng)過幾年的礦場實(shí)踐都取得了較好的效果，使螺桿泵成為重油井開采的主

15、要舉升手段。 吉林套保油田在用91口井主要采用進(jìn)口螺桿泵（加拿大）冷采，平均泵掛350米，平均泵效31％，進(jìn)口螺桿泵平均使用天數(shù)為298天，國產(chǎn)泵使用壽命為97天，進(jìn)口螺桿泵最長使用時(shí)間93 0天（仍在使用）。,,稠油井應(yīng)用,,,,經(jīng) 驗(yàn),,一是,,二是,,三是,井下泵采用小過盈多級(jí)數(shù)：設(shè)計(jì)揚(yáng)程為1200米的井下泵要求舉升壓頭400-600米時(shí)，泵效65-70% 。,,采用低速：平均轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分。,合理改變井下泵的

16、結(jié)構(gòu)：把普通的定位銷改成側(cè)開口定位銷，再把下部銑扁的轉(zhuǎn)子下放到開口定位銷內(nèi)部，螺桿泵工作時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子一直對(duì)定位銷里的含砂液體產(chǎn)生擾動(dòng)，減少了砂子沉積。,,,,四是,采用泵掛深度置于射孔段下方，保證定子散熱良好，避免燒泵。,稠油井應(yīng)用,,,經(jīng) 驗(yàn),,,四是,采用泵掛深度置于射孔段下方，保證定子散熱良好，避免燒泵 。,螺桿泵稠油冷采井下管柱示意圖,稠油井應(yīng)用,,,121212,遼河油田通過多年的應(yīng)用研究和實(shí)踐，在螺桿泵稠油開采方面取得了

17、豐富的經(jīng)驗(yàn)。以海外河油田為例，2000年以來通過螺桿泵應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定合理的工作參數(shù)；間歇式棘爪防反轉(zhuǎn)裝置的研制與應(yīng)用，有效地防止了螺桿泵停機(jī)后的抽油桿高速反轉(zhuǎn)及桿柱斷脫現(xiàn)象的發(fā)生；變頻器在螺桿泵井上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了螺桿泵的軟啟動(dòng)和軟停機(jī)控制和油井產(chǎn)液量的合理調(diào)整等技術(shù)配套措施，使螺桿泵在稠油開采方面取得了良好的應(yīng)用效果，投入產(chǎn)出比達(dá)到1:11.2。海外河油田應(yīng)用螺桿泵冷采26口井，平均檢泵周期達(dá)1年。,稠油井應(yīng)用,,,冀東油田,華北油

18、田,,重油井應(yīng)用,,2002年以來主要是在稠油出砂區(qū)塊應(yīng)用螺桿泵提液，不僅解決了高104-5區(qū)塊油稠，同時(shí)也解決了油井出砂影響生產(chǎn)的問題，提高了油田的經(jīng)濟(jì)效益，總體效果顯著。高104-5區(qū)塊共應(yīng)用37口井，平均檢泵周期達(dá)1年。,,澤70斷塊共應(yīng)用35口井，平均下泵深度1423m，最大下泵深度1900m，在螺桿泵開采重油井中，采用了井口加裝載荷傳感器的過載保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，井下加化學(xué)降粘劑降低螺桿泵載荷等八項(xiàng)配套工藝技術(shù)，提高了螺桿泵

19、的開采效果，平均泵效達(dá)到80%，平均檢泵周期594天，長壽井已達(dá)1592天。,,,,大慶油田螺桿泵應(yīng)用,,大慶油田自1986年引進(jìn)螺桿泵以來，經(jīng)歷了引進(jìn)、消化吸收、自主開發(fā)三個(gè)階段，“九五”期間，主要攻克了螺桿泵定轉(zhuǎn)子抱死和定子橡膠脫膠等技術(shù)難題，“十五”以來，主要攻克了螺桿泵熱洗清蠟、驅(qū)動(dòng)裝置漏油、桿柱斷脫和測試診斷等技術(shù)難題。到目前為止，地面驅(qū)動(dòng)桿式螺桿泵采油技術(shù)已基本成熟配套，成為繼游梁式抽油機(jī)和潛油離心泵之后的主力人工舉升方式，

20、而且在聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)和稠油油井上表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。與其它人工舉升方式相比，螺桿泵低投資、低能耗、對(duì)介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢在油田高含水期挖潛增效的作用日益凸顯。,,,螺桿泵采油技術(shù)日漸成熟配套,應(yīng)用規(guī)模逐步擴(kuò)大,,1283口,165口,373口,,截止到2004年9月底，全油田在用螺桿泵井累計(jì)達(dá)到1530口，預(yù)計(jì)2004年底可突破1600口井。,螺桿泵系列逐步完善，形成了從GLB40-42到GLB1200-14的大中小系列螺桿泵，排量

21、范圍2～240m3/d，揚(yáng)程500～1800m。螺桿泵井檢泵周期得到了有效延長，,297天,335天,376天,778口,,(三)、螺桿泵采油技術(shù)的發(fā)展趨勢,1,電動(dòng)潛油螺桿泵,2,主要包括以下幾種泵：金屬定子螺桿泵、等壁厚定子螺桿泵、合成材料螺桿泵、插入式螺桿泵和多吸入口螺桿泵。,為滿足稠油井、斜井及水平井舉升的需要，應(yīng)開發(fā)應(yīng)用電動(dòng)潛油螺桿泵。遼河油田研制成功了井下電潛螺桿泵，其系統(tǒng)與美國BAKER-HUGHES公司的基本相似，由地面

22、控制系統(tǒng)、井下電纜、螺桿泵、保護(hù)器、減速器和電機(jī)等組成。電潛螺桿泵在遼河曙光油田和海外河灘海油田應(yīng)用4口井5井次，收到良好的采油效果。,探索新型螺桿泵,3,5,4,螺桿泵桿柱卸扭技術(shù),.螺桿泵智能化控制技術(shù),螺桿泵定子橡膠適應(yīng)性研究,螺桿泵停機(jī)后，盡管驅(qū)動(dòng)裝置可以卡住光桿防止反轉(zhuǎn)，但桿柱儲(chǔ)存的彈性能量，以及油套管液位高差造成的螺桿泵馬達(dá)效應(yīng)，會(huì)造成起桿柱或拆卸井口過程高速旋轉(zhuǎn)，乃至甩彎光桿，形成安全隱患，需要研發(fā)相應(yīng)的停機(jī)時(shí)桿柱卸扭技術(shù)

23、。,在螺桿泵無線工況測試診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)螺桿泵井過載保護(hù)和無液流保護(hù)智能化控制技術(shù)，以及轉(zhuǎn)速在線調(diào)整、供排關(guān)系智能監(jiān)測的螺桿泵智能化控制技術(shù)，確保井下泵在水力高效區(qū)、合理工況下運(yùn)行。,針對(duì)各油田不同區(qū)塊原油物性的特點(diǎn)，研制和優(yōu)選螺桿泵定子橡膠，使其與原油物性相匹配，使螺桿泵應(yīng)用有針對(duì)性和目的性，延長螺桿泵定子橡膠的使用期限，提高螺桿泵整體檢泵周期。,,一、 國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,二、 螺桿泵采油系統(tǒng),三、 螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置及

24、調(diào)控技術(shù),四、 螺桿泵抽油桿,五 、螺桿泵采油配套技術(shù),六、 螺桿泵適應(yīng)性分析,七、 螺桿泵井的選泵與單井設(shè)計(jì),八、 螺桿泵井下作業(yè)及生產(chǎn)管理,九、 螺桿泵采油的經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析,十、需進(jìn)一步完善和解決的問題,目 錄,(一)、螺桿泵基礎(chǔ)知識(shí),采油用螺桿泵是單螺桿式水力機(jī)械的一種，是擺線內(nèi)嚙合螺旋齒輪副的一種應(yīng)用。螺桿泵的轉(zhuǎn)子、定子副（也叫螺桿——襯套副）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

25、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。螺桿泵又有單頭(或單線)螺桿泵和多頭（或多線）螺桿泵之分。,1：2結(jié)構(gòu) 2：3結(jié)構(gòu) 3：4結(jié)構(gòu) 4：5結(jié)構(gòu),井下單螺桿泵由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鋼制外套和橡膠襯套組成，轉(zhuǎn)子由合金鋼的棒料經(jīng)過精車、鍍鉻并拋光加工而成。轉(zhuǎn)子有空心轉(zhuǎn)子和實(shí)心轉(zhuǎn)子兩種。 螺桿泵定子是用丁腈橡膠襯套澆鑄粘接在鋼

26、體外套內(nèi)而形成的一種腔體裝置。定子內(nèi)表面呈雙螺旋曲面，與轉(zhuǎn)子外表面相配合。,,1、螺桿泵的組成,1-下接頭；2-限位銷；3-定子；4-轉(zhuǎn)子；5-上接頭,,沿著螺桿泵的全長，在轉(zhuǎn)子外表面與定子橡膠襯套內(nèi)表面間形成多個(gè)密封腔室；隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸入端轉(zhuǎn)子與定子橡膠襯套內(nèi)表面間會(huì)不斷形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端壓差的作用下被吸入，并由吸入端推擠到排出端，壓力不斷升高，流量非常均勻 。,2.螺桿泵工作原理,螺桿

27、泵工作的過程本質(zhì)上也就是密封腔室不斷形成、推移和消失的過程。,,,(一)、螺桿泵基礎(chǔ)知識(shí),3、螺桿泵定、轉(zhuǎn)子的線數(shù)及線型,目前所應(yīng)用的螺桿泵線數(shù)均采用N/N+1形式，即定子的線數(shù)總是比轉(zhuǎn)子的線數(shù)多一線，這是由空間嚙合理論所決定的。螺桿泵的線數(shù)與螺桿數(shù)量是兩個(gè)根本不同的概念，不應(yīng)混為一談。,定轉(zhuǎn)子齒形類型主要有以下兩種：①以短幅外擺線的內(nèi)等距線作為螺桿的原始齒形曲線，其共軛曲線作為襯套的齒形曲線。②以短幅內(nèi)擺線的外等距線作為襯套的原始

28、齒形曲線，其共軛曲線作為螺桿的齒形曲線。,4、螺桿泵三個(gè)基本結(jié)構(gòu)參數(shù),e ——轉(zhuǎn)子偏心距，mm；D ——轉(zhuǎn)子截圓直徑，mm；T ——定子導(dǎo)程，mm。,螺桿泵三個(gè)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)：,在螺桿泵參數(shù)設(shè)計(jì)過程中，這三個(gè)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇及相互之間的合理配比顯得尤為重要，它們直接影響著螺桿泵的工作特性和使用壽命。,,(一)、螺桿泵基礎(chǔ)知識(shí),,GLB500-14K為空心轉(zhuǎn)子螺桿泵，每轉(zhuǎn)排量500毫升，級(jí)數(shù)14； GLB120-27(2:3)

29、為多頭螺桿泵， 轉(zhuǎn)子與定子頭數(shù)比為2:3，每轉(zhuǎn)排量 120毫升，級(jí)數(shù)27。,,例如,5、螺桿泵型號(hào)標(biāo)注,,,,,,,,,,,,,,空心轉(zhuǎn)子用“K”；實(shí)心省略；等壁厚定子用“D”；金屬定子用“J” 轉(zhuǎn)子與定子頭數(shù)比，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單頭省略泵的總級(jí)數(shù)泵的幾何排量，ml/r 單螺桿抽油泵,“螺”和“泵”兩字漢語拼音第一個(gè)字母泵的驅(qū)動(dòng)方式：抽油桿地面驅(qū)動(dòng)，用“桿”字漢語拼音第一個(gè)字母G表示；潛油電機(jī)井下驅(qū)動(dòng)，用“潛”字漢語拼音

30、第一個(gè)字母Q表示,LB －,,,,( ),,,,,,,,,現(xiàn)場應(yīng)用中，根據(jù)選用泵的型號(hào)可計(jì)算出理論排量，公式如下：,,,式中：Q——螺桿泵理論排量，m3/d；q——螺桿泵每轉(zhuǎn)排量，ml/r；n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min。,,6、螺桿泵理論排量計(jì)算,理論排量公式如下：,螺桿泵作為水力機(jī)械必須要滿足以下三個(gè)必要 ：1、定、轉(zhuǎn)子能夠互相匹配 能夠滿足一般齒形嚙合運(yùn)動(dòng)的要求。2、轉(zhuǎn)子和定子襯套能夠保證密封性

31、 轉(zhuǎn)子和定子襯套間能形成多個(gè)密封腔室，以充滿工作液體。3、密封腔室能夠不斷推移 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠使密封腔室連同其中的工作液體連續(xù)地沿軸向推移，并在推移過程中進(jìn)行機(jī)械能和液體能的相互轉(zhuǎn)化。,7、螺桿泵的三個(gè)基本要求,,條件,,,,,,,螺桿泵綜合了柱塞泵和離心泵的優(yōu)點(diǎn)，即在不同的壓力條件下流量改變很小，而且流量非常均勻； 無閥，對(duì)氣的適應(yīng)性好，不會(huì)產(chǎn)生“氣鎖”現(xiàn)象（柱塞泵）和 “氣蝕”現(xiàn)象（離心泵）；

32、 結(jié)構(gòu)方面的特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)件很少（只有轉(zhuǎn)子一個(gè)運(yùn)動(dòng)件）、流道短而且簡單，過流面積大，油流擾動(dòng)小，因此攜帶能力強(qiáng)； 對(duì)砂、蠟的適應(yīng)性好，能夠在高粘原油中以較高的效率工作； 螺桿泵的各種優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)而言的，對(duì)于一些特殊介質(zhì)，也會(huì)對(duì)螺桿泵的水力特性產(chǎn)生一定程度的影響，但相對(duì)抽油機(jī)和電泵而言，敏感性較小。,,,A,,,,,B,C,D,E,8、螺桿泵的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn),,(二)、螺桿泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ),,1、螺桿泵

33、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,（1）螺桿泵定、轉(zhuǎn)子型線 單頭單螺桿泵的定轉(zhuǎn)子實(shí)質(zhì)是由普通內(nèi)擺線的外等矩線作為定子型線，而與之共軛的曲線作為轉(zhuǎn)子型線的空間共軛曲面。,,轉(zhuǎn)子可視為半徑為R的圓片沿著螺距為t、偏心為e的螺旋線連續(xù)移動(dòng)所形成的軌跡。,轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),定子襯套曲面是由兩個(gè)半徑為R（轉(zhuǎn)子半徑）的半圓和兩條長度為4e的直線段組成的封閉對(duì)稱曲線以長度T（T=2t）為導(dǎo)程螺旋旋轉(zhuǎn)形成空間螺旋曲面。,,定子結(jié)構(gòu)圖,y1,2e,2e,x1,R,

34、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Ｔ＝２t,O1,x1,y1,O1,,,,,,,,,,2e,2e,,,,R,,,A,A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,定子型線,,,,,,,,,,,,,嚙合線方程,,線嚙合線方程為：,在某一時(shí)刻對(duì)于線嚙合線在空間表現(xiàn)為間隔T/2的軸向長度的一

35、條平面半圓（半徑為R）曲線，而點(diǎn)嚙合線表現(xiàn)為兩條對(duì)稱間距為2R的兩條螺旋狀曲線。,,點(diǎn)嚙合線方程為：,,螺桿泵定轉(zhuǎn)子的嚙合分為兩類嚙合，一類是轉(zhuǎn)子與定子襯套半圓處的嚙合--線嚙合，另一類嚙合是轉(zhuǎn)子與定子襯套直線段的嚙合--點(diǎn)嚙合。,,ω2=-ω1,A、轉(zhuǎn)子中心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 a、角速度的關(guān)系,轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),（2） 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析,,,,1、螺桿泵運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,A、轉(zhuǎn)子中心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 b、運(yùn)動(dòng)軌跡及速度,,,,,,

36、,,,,,轉(zhuǎn)子,定子,,,點(diǎn)嚙合,線嚙合,,點(diǎn)嚙合點(diǎn)速度,線嚙合點(diǎn)速度,轉(zhuǎn)子截面中心速 度,嚙合點(diǎn)最大和最小滑動(dòng)速度,,,,,,,,T,TZ,Fa,Fy,Fω,軸向力:橫向力:慣性力:,負(fù)載扭矩:傾倒力矩:摩擦扭矩:,,,,,,,(二)、螺桿泵運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ),2、螺桿泵動(dòng)力學(xué)特征,,,,,,,,2、螺桿泵動(dòng)力學(xué)特征,,,,,,,,2、螺桿泵動(dòng)力學(xué)特征,,(三)、螺桿泵采油系統(tǒng)的種類、組成及工作原理,,1、螺桿泵

37、采油系統(tǒng)的種類,地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵采油系統(tǒng),潛油電機(jī)驅(qū)動(dòng)單螺桿泵采油系統(tǒng),,,,,,,,,地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵采油系統(tǒng)的組成,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1－電控箱；2-電機(jī)；3-皮帶；4-方卡子；5-光桿；6-減速箱； 7-專用井口；8-抽油桿；9-抽油桿扶正器；10-油管扶正器；11-油管；12-螺桿泵；13-套管；14-定位銷；15-防脫裝置；16-篩管,,5個(gè)優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)方便,節(jié)能

38、效果明 顯,一次性投資少,地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油,,適應(yīng)性強(qiáng),,地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油技術(shù)以能有效降低采油成本提高采油效益諸如抽油機(jī)柱塞泵、潛油電泵、水力活塞泵等機(jī)采方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)而倍受國內(nèi)外油田重視，并有望成為油田主要的機(jī)采方式之一。,,,2、螺桿泵采油系統(tǒng)的組成,（1）電控部分 電控箱是螺桿泵井的控制部分，控制電機(jī)的啟、停。該裝置能自動(dòng)顯示、記錄螺桿泵井正常生產(chǎn)時(shí)的電流、電壓等，有過載、欠載自動(dòng)保護(hù)功能，確保生產(chǎn)井正常生產(chǎn)。

39、,,(三)、螺桿泵采油系統(tǒng)的種類、組成及工作原理,,（2）地面驅(qū)動(dòng)部分 地面驅(qū)動(dòng)裝置是螺桿泵采油系統(tǒng)的主要地面設(shè)備，是把動(dòng)力傳遞給井下泵轉(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。從傳動(dòng)形式上分，有液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)；從變速形式上分，有無級(jí)調(diào)速和有級(jí)調(diào)速。,,,螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置的,種類,機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置,液壓驅(qū)動(dòng)裝置,,2、螺桿泵采油系統(tǒng)的組成,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)部分是由

40、電動(dòng)機(jī)和減速器等組成，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，價(jià)格低廉，容易管理并且節(jié)能，能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速且比較方便。其缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 液壓驅(qū)動(dòng)裝置是由原動(dòng)機(jī)，液壓電機(jī)和液壓傳動(dòng)部分組成。其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速啟動(dòng)；轉(zhuǎn)速可任意調(diào)節(jié)；因設(shè)有液壓防反轉(zhuǎn)裝置，減緩了抽油桿倒轉(zhuǎn)速度。其缺點(diǎn)是在寒冷季節(jié)地面液壓件和管線保溫工作較難，且價(jià)格相對(duì)較高，不容易管理。 （1）減速箱的主要作用是傳遞動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)一級(jí)減速。它將電機(jī)的動(dòng)力由輸入軸通過齒輪傳遞到輸

41、出軸，輸出軸聯(lián)接光桿，由光桿通過抽油桿將動(dòng)力傳遞到井下螺桿泵轉(zhuǎn)子。減速箱除了具有傳遞動(dòng)力的作用外，還將抽油桿的軸向負(fù)荷傳遞到采油樹上。 （2）電機(jī)是螺桿泵井的動(dòng)力源，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。一般用防爆型三相異步電機(jī)。 （3）井口動(dòng)密封的作用是防止井液流出，起密封井口的目的。 （4）方卡的作用是將減速箱輸出軸與光桿聯(lián)接起來。,螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置,,3、配套工具部分 （1）專用井口：簡化了采油樹，使用、維修、保養(yǎng)方

42、便，同時(shí)增強(qiáng)了井口強(qiáng)度，減小了地面驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)，起到保護(hù)光桿和換盤根時(shí)密封井口的作用。 （2）光桿：強(qiáng)度大、防斷裂，光潔度高，有利于井口密封。 （3）抽油桿扶正器：避免或減緩桿柱與管柱的磨損，使抽油桿在油管內(nèi)居中，減緩抽油桿的疲勞。 （4）油管扶正器：減小管柱振動(dòng)。 （5）抽油桿防倒轉(zhuǎn)裝置：防止抽油桿倒扣。 （6）油管防脫裝置：錨定泵和油管，防止油管脫落。 （7）防蠟器：延緩原油中膠質(zhì)在油管內(nèi)壁沉積

43、速度。 （8）防抽空裝置：地層供液不足會(huì)造成螺桿泵損壞，安裝井口流量式或壓力式抽空保護(hù)裝置可有效地避免此現(xiàn)象的發(fā)生。 （9）篩管：過濾油層流體。,,,2、螺桿泵采油系統(tǒng)的組成,,3、螺桿泵采油系統(tǒng)的工作原理,電機(jī)通電后旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過二級(jí)減速（三角皮帶和齒輪）后，通過方卡帶動(dòng)光桿旋轉(zhuǎn)，光桿通過抽油桿柱將動(dòng)力傳遞給井下螺桿泵，螺桿泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w能，從而實(shí)現(xiàn)油液的有效舉升。,,,(三)、螺桿泵采油系統(tǒng)的種類、組成及工作原理,,(

44、四)、螺桿泵的工作特性,,,η,,△p,MPa,螺桿泵工作特性曲線,q,m3/d; v,%,η.,η,T,N.m;P,kW,1、排量特性,,密封腔室產(chǎn)生、運(yùn)移和消失規(guī)律,,一個(gè)封閉腔室的產(chǎn)生和消失不總是同時(shí)發(fā)生; 封閉腔室的數(shù)量不總是固定的; 線嚙合線密封能力是點(diǎn)嚙合線密封能力的2倍。,,,,,,1、排量特性,,密封腔室的漏失特性,,定、轉(zhuǎn)子嚙合點(diǎn)無間隙，即δ=0時(shí)，漏失量為零，封閉腔室完全密封；

45、 因工作壓力，故增加泵級(jí)數(shù)會(huì)降低每個(gè)密封腔室的密封壓力，從而減少漏失； 因嚙合線處的間隙δ是由工作壓力ΔP產(chǎn)生的，所以增加定、轉(zhuǎn)子間的過盈會(huì)有效減少間隙，從而達(dá)到減小漏失的作用； 提高工作轉(zhuǎn)速n會(huì)有效補(bǔ)償漏失，這就是螺桿泵的離心泵特性。,,漏 失 量,,,,,,1、排量特性,,,,1、排量特性,(四)、螺桿泵的工作特性,2、負(fù)載特性,桿柱軸向力特性,螺桿泵在正常工作時(shí),抽油桿柱井口的軸向力為:,,,,Fz

46、--轉(zhuǎn)子在液壓力作用下的軸向載荷，N ，由上式計(jì)算；Fg--桿柱自重引起的軸向載荷，N；Fr--桿管環(huán)空液壓力引起的軸向力載荷， N；Ff--桿液摩擦引起的軸向載荷， N。,,A,式中：μi--第i段流體平均粘度，Pa.s；vi-- 第i段流體平均流速 ，m/s；Di-- 第i段油管內(nèi)徑 ，m；di--第i段抽油桿直徑，m。,,,式中Gi—第i段桿柱的單位重力， N/m；li--第i段桿柱的長度 ，m；L—抽油桿柱的

47、長度，m。,,,,,式中D-- 轉(zhuǎn)子載面直徑，m；d-- 最下一級(jí)抽油桿直徑，m。,,,,,2、負(fù)載特性,,,,桿柱負(fù)載扭矩特性,,,,舉升井筒流體的扭矩:,,,,式中:Ty --舉升井筒流體的扭矩， N.m； --泵出口壓力，MPa； --泵入口壓力，MPa。,,,,,桿液的摩擦扭矩Tf:,,,式中:Tf--桿液的摩擦扭矩 ， N.m；n-- 轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速，r/min。,B,2、負(fù)載特性,,負(fù)載特性的主要

48、特點(diǎn),,,,,,,,GLB500-14 型泵轉(zhuǎn)子扭矩曲線,螺桿泵轉(zhuǎn)子扭矩與工作壓力有很好的直線性，且摩擦扭矩在舉升具有潤滑性的液體時(shí)，只占轉(zhuǎn)子負(fù)載扭矩的較小一部分。,3、 能耗特性,,,,螺桿泵采油井的能耗主要消耗在舉升流體的驅(qū)動(dòng)桿柱的能耗和地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)能耗。地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗一般可用傳動(dòng)效率來表征。螺桿泵采油系統(tǒng)總的能耗計(jì)算如下：,,,,,,而有功能耗為：,(四)、螺桿泵的工作特性,,,,,,,無功損耗為：,,螺桿泵采油系統(tǒng)的系

49、統(tǒng)效率η為：,,,=,,式中:e,D,t—螺桿泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)； ηt—地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率。,3、 能耗特性,,,,,,,,,,GLB1600-13大排量泵系統(tǒng)效率數(shù)據(jù)（10月底 ）,3、 能耗特性,,,,,,,能耗特性的主要特點(diǎn),,,,,圖2-29 GLB500-14型泵能耗特性曲線,由分析和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采油螺桿泵能耗有如下特點(diǎn)：①定、轉(zhuǎn)子間摩擦損耗對(duì)工作壓力不敏感；②水力損耗是螺桿泵能耗的主要組成部分；③隨著工作壓力即

50、舉升高度的增加和泵容積效率的降低水力無功損耗顯著增加。,(五)、螺桿泵采油的技術(shù)特點(diǎn),,一是,一次性投資少。與電動(dòng)潛油泵、水力活塞泵和游梁式(鏈條式)抽油機(jī)相比，螺桿泵的結(jié)構(gòu)簡單，一次性投資最低。,,二是,泵效高，節(jié)能，維護(hù)費(fèi)用低。由于螺桿泵工作時(shí)負(fù)載穩(wěn)定，機(jī)械損失小，泵效可達(dá)90%。實(shí)現(xiàn)由機(jī)械采油中能耗最小、效率最高的機(jī)種之一。,,三是,占地面積小。螺桿泵的地面裝置簡單，安裝方便。,,四是,適合稠油開采。一般說來，螺桿泵適合于粘度為8

51、000mPa.s以下的原油開采，因此多數(shù)稠油井都可應(yīng)用。,,五是,適應(yīng)高含砂井。理論上，螺桿泵可輸送含砂量達(dá)80%的砂漿，在原油中含砂量達(dá)40%的情況下也可正常生產(chǎn) (砂埋情況除外) 。,,六是,適應(yīng)高含氣井。螺桿泵不會(huì)發(fā)生氣鎖，因此較適合于油氣混輸，但井下泵入口的游離氣會(huì)影響容積效率。,,七是,適合于海上油田叢式井組和水平井。螺桿泵可下在斜直井段，而且設(shè)備占地面積小，因此適合于海上采油。,(五)、螺桿泵采油的技術(shù)特點(diǎn),,,,,(六)、

52、螺桿泵泵型及結(jié)構(gòu)參數(shù),在地面驅(qū)動(dòng)式螺桿泵舉升系統(tǒng)中，由定子和轉(zhuǎn)子組成的井下泵體是整個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備。大慶油田在井下泵的設(shè)計(jì)理論、加工工藝及方法、水力特性的檢測與評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了大量的科研攻關(guān)，取得了一系列科研成果，形成了適應(yīng)不同排量范圍的井下泵系列。,,螺桿泵基本結(jié)構(gòu)尺寸,,一、 國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,二、 螺桿泵采油系統(tǒng),三、 螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)控技術(shù),四、 螺桿泵抽油桿,五 、螺桿泵采油配套技術(shù),六、 螺桿泵適應(yīng)性分析,七、

53、 螺桿泵井的選泵與單井設(shè)計(jì),八、 螺桿泵井下作業(yè)及生產(chǎn)管理,九、 螺桿泵采油的經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析,十、需進(jìn)一步完善和解決的問題,目 錄,,螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置一般指的是套管井口法蘭面以上與套管井口、地面輸油管線相連接的那部分設(shè)備的總稱。狹義的講它主要由原動(dòng)機(jī)、減速系統(tǒng)、防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、密封系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)等部分組成，廣義的講還包括螺桿泵專用井口、地面電控箱，它是螺桿泵采油系統(tǒng)中的動(dòng)力輸出部分。根據(jù)不同的分類原則，螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)

54、裝置有不同的種類：,（一）螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置的種類、組成及工作原理,三、螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)控技術(shù),1、概念及類型劃分,,,,1、概念及類型劃分,,按原動(dòng)機(jī)分為,電動(dòng)機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng),液壓驅(qū)動(dòng),內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng),按井口連接方式 分,卡箍連接,法蘭連接,按裝置調(diào)速方式可分為：,無級(jí)調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置：無級(jí)調(diào)速方式根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法的不同又有機(jī)械式無級(jí)調(diào)速、變頻電機(jī)式無級(jí)調(diào)速、液壓式無級(jí)調(diào)速；有級(jí)調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置：目前國內(nèi)油田應(yīng)用的主要類型是電動(dòng)機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)

55、、有級(jí)調(diào)速、井口法蘭連接的地面驅(qū)動(dòng)裝置。,,,,,,,1-盤根盒；2-配重；3-變速箱；4-大皮帶輪；5-方卡子；6-小帶輪；7-電動(dòng)機(jī)；8-油管四通。,垂直電機(jī)法蘭連接有級(jí)調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置,,直角驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖,,1-電動(dòng)機(jī)；2-電動(dòng)機(jī)支架；3-支座；4-齒輪減速系統(tǒng)；5-帶輪傳動(dòng)系統(tǒng)；6-動(dòng)密封系統(tǒng)；7-輸出軸及方卡。,1,2,2、地面驅(qū)動(dòng)裝置組成、工作原理及功能,,,驅(qū)動(dòng)裝置安裝于井口之上，支座下法蘭與井

56、口套管法蘭或?qū)Ｓ镁诜ㄌm螺栓連接，支座側(cè)面出油口與井口地面輸油管線聯(lián)結(jié)，連接抽油桿柱的光桿穿過驅(qū)動(dòng)裝置通過方卡座在驅(qū)動(dòng)裝置輸出軸上，電動(dòng)機(jī)通過電線與相匹配的電控箱相連。當(dāng)螺桿泵采油系統(tǒng)投入生產(chǎn)時(shí)，啟動(dòng)電控箱開關(guān)，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過皮帶輪一級(jí)減速系統(tǒng)、齒輪二級(jí)減速系統(tǒng)傳遞到驅(qū)動(dòng)裝置輸出軸上，輸出軸通過方卡帶動(dòng)抽油桿柱、井下泵以合適轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并傳遞動(dòng)力扭矩，抽吸井液。輸出軸的轉(zhuǎn)速改變采用有級(jí)調(diào)參方式，轉(zhuǎn)速級(jí)差30-60r/min。,在整個(gè)工作

57、過程中，螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置要實(shí)現(xiàn)如下主要功能: 為井下螺桿泵提供動(dòng)力和合適的轉(zhuǎn)速； 承受桿柱的軸向載荷； 為油井產(chǎn)出液進(jìn)入地面輸油管線提供通道； 防止產(chǎn)出液滲漏到井場的密封功能； 防止停機(jī)過程中桿柱的高速反轉(zhuǎn)功能； 安全防護(hù)功能； 測試、防盜等其它輔助功能。其中驅(qū)動(dòng)裝置的密封功能和防反轉(zhuǎn)功能是該產(chǎn)品使用過程中暴露出問題最多的部分，影響產(chǎn)品的長期可靠高效運(yùn)

58、行，制約螺桿泵采油技術(shù)的發(fā)展。,一是,二是,三是,四是,五是,六是,七是,,,,,,,,,,,,,,,,,螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置主要功能之一是動(dòng)力傳遞，即將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過動(dòng)力傳遞系統(tǒng)傳遞到輸出軸上，輸出軸再將動(dòng)力通過方卡傳遞到連接在桿柱的的光桿上，同時(shí)作用在光桿上的軸向載荷和扭矩載荷通過輸出軸作用于動(dòng)力傳遞系統(tǒng)。對(duì)于一般機(jī)械式螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置，其動(dòng)力傳遞系統(tǒng)過程如下：,3、地面驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳遞技術(shù),,電控箱,電動(dòng)機(jī),小帶輪,大帶輪,方

59、 卡,輸出軸,大齒輪,,,,,,,,,,,齒輪軸,,光 桿,機(jī)械式螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)力傳遞系統(tǒng)流程圖,,,,,A、電動(dòng)機(jī)的選擇,,由于螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)工作位置正好處于采油井口上方，井口溢漏出的氣體易燃易爆，作業(yè)過程中的油水等物質(zhì)會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部線路造成侵蝕，所以地面驅(qū)動(dòng)裝置選用的電動(dòng)機(jī)必須是防（隔）爆型，防護(hù)等級(jí)為IP54或IP55。由于螺桿泵流量-壓力特性曲線具有容積泵的特性，而且具有長期連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，所以電動(dòng)

60、機(jī)一般可以選擇鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)螺桿泵的轉(zhuǎn)速、地面驅(qū)動(dòng)裝置的減速機(jī)構(gòu)來確定，一般可選用同步轉(zhuǎn)速為970r/min或1470r/min的電動(dòng)機(jī)，即級(jí)數(shù)為6級(jí)或4級(jí)的電動(dòng)機(jī)。,,,,,Qr — 螺桿泵采油井實(shí)際排量，m3/d；H — 螺桿泵采油井實(shí)際有效揚(yáng)程，m；ρ — 螺桿泵采油井采出液密度， t / m3；ρ0 — 螺桿泵采油井采出原油密度， t / m3；n w— 螺桿泵采油井含水率， %；ηX—

61、 螺桿泵井筒傳遞效率，%；g—重力加速度。,式中 ：,PX＝1.1Pr /η= 1.1QrHρg /(86400η) kW,電動(dòng)機(jī)的功率選擇根據(jù)采油井工況選擇，具體可由下式確定:,,根據(jù)上面公式計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的功率后，查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品手冊(cè)，靠上選擇電動(dòng)機(jī)的功率。一般常用的螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置有5.5kW、7.5 kW、11kW、15kW、18.5 kW、22kW、30kW、37 kW。,,,,,B、輸出軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整（調(diào)參）,,由于螺桿泵采油井

62、的理論產(chǎn)液量跟螺桿泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速成正比，所以螺桿泵采油井的產(chǎn)液量調(diào)整一般是通過調(diào)整轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行，而轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與輸出軸轉(zhuǎn)速相同，所以通過在地面調(diào)整螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置輸出軸轉(zhuǎn)速就可以完成螺桿泵采油井的工況調(diào)整。由于齒輪減速系統(tǒng)一般采用恒定傳動(dòng)比方式，所以輸出軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整一般都是通過調(diào)整帶輪傳動(dòng)系統(tǒng)的大小帶輪尺寸來進(jìn)行，即通過更換不同規(guī)格的帶輪來實(shí)現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整。,,,,,,—輸出軸轉(zhuǎn)速，r/min； —電動(dòng)機(jī)的額

63、定轉(zhuǎn)速，r/min； —大帶輪的節(jié)圓直徑，大帶輪是指安裝在齒輪軸上的帶輪，m； —小帶輪的節(jié)圓直徑，小帶輪是指安裝在電動(dòng)機(jī)輸出軸上的帶輪，m； —彈性滑動(dòng)系數(shù)； —大齒輪齒數(shù)； —小齒輪齒數(shù)； —帶輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比， —齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比。,式中 ：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,為了便于更換帶輪，一般情況下采用在傳動(dòng)

64、軸和帶輪之間安裝帶有錐度的帶輪錐套，降低更換的工作量。至于帶輪的更換和皮帶調(diào)整操作過程可參見具體產(chǎn)品使用說明書。,,,,（二）地面驅(qū)動(dòng)裝置的密封技術(shù),三、螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置及調(diào)控技術(shù),地面驅(qū)動(dòng)裝置密封系統(tǒng)包括減速箱輸入輸出軸處的動(dòng)密封、光桿與驅(qū)動(dòng)裝置之間的中低壓動(dòng)密封、井口靜密封系統(tǒng)，它們密封性能的好壞、壽命的長短直接影響地面驅(qū)動(dòng)裝置的正常工作和采油系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率及成本。原油或潤滑油的泄漏不僅會(huì)造成浪費(fèi)、污染環(huán)境，而且還會(huì)危及設(shè)備和人身

65、的安全，所以在地面驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)和使用過程中必須重視密封技術(shù)的相關(guān)性能。,,1、地面驅(qū)動(dòng)裝置的光桿密封技術(shù),,,地面驅(qū)動(dòng)裝置的光桿密封主要是指旋轉(zhuǎn)的光桿和驅(qū)動(dòng)裝置之間的動(dòng)密封問題，它對(duì)流經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)入地面輸油管線的油井產(chǎn)出液進(jìn)行有效密封，防止其滲漏到外部環(huán)境中。 光桿密封系統(tǒng)按動(dòng)密封系統(tǒng)工作原理的不同又可分為光桿盤根盒動(dòng)密封系統(tǒng)、密封軸機(jī)械密封系統(tǒng)。,,,,A、光桿盤根盒動(dòng)密封系統(tǒng),,填料裝入驅(qū)動(dòng)裝置密封腔后，經(jīng)壓蓋對(duì)它做軸向壓縮

66、。,1、地面驅(qū)動(dòng)裝置的光桿密封技術(shù),,填料密封機(jī)理示意圖,,,1-光桿;2—螺栓;3—壓蓋;4—盤根;,5—盤根盒; 6—螺栓;7—井口。,,光桿盤根盒動(dòng)密封系統(tǒng),利用盤根盒里的盤根實(shí)現(xiàn)光桿和裝置之間的動(dòng)密封，它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低，易于設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn)。但是這種結(jié)構(gòu)需要經(jīng)常添加盤根，而且大部分井應(yīng)用效果不好，易發(fā)生滲漏現(xiàn)象。造成驅(qū)動(dòng)裝置盤根盒漏油主要原因是由于光桿和盤根之間的旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封工作條件惡劣，潤滑不好，填料和光桿磨損嚴(yán)重

67、，另外光桿旋轉(zhuǎn)帶來的周期性振動(dòng)以及其本身表面質(zhì)量不高也是造成該處密封效果差，無法實(shí)現(xiàn)長期有效密封的原因。而且光桿盤根盒動(dòng)密封系統(tǒng)還帶來大量無用機(jī)械損耗,光桿的長時(shí)間磨蝕還容易發(fā)生斷脫故障。,,地面驅(qū)動(dòng)裝置的密封原理,光桿盤根盒動(dòng)密封系統(tǒng),,,B、密封軸機(jī)械密封系統(tǒng),,密封軸機(jī)械密封系統(tǒng)是在光桿和驅(qū)動(dòng)裝置之間的動(dòng)密封系統(tǒng)中增加了中間部件密封軸，將光桿和驅(qū)動(dòng)裝置之間的動(dòng)密封轉(zhuǎn)變成為光桿和密封軸之間的靜密封和密封軸與驅(qū)動(dòng)裝置之間的動(dòng)密封，通過

68、合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，達(dá)到預(yù)定的密封要求。 密封軸機(jī)械密封動(dòng)密封系統(tǒng)根據(jù)在驅(qū)動(dòng)裝置上安裝位置的不同，可分為下置機(jī)械密封系統(tǒng)和上置機(jī)械密封系統(tǒng)。,1、地面驅(qū)動(dòng)裝置的光桿密封技術(shù),,,,,,,1—光桿;2—油杯;3—密封軸;4—下置機(jī)械密封。,機(jī)械密封上置油杯密封系統(tǒng),1—軸頭;2—機(jī)械密封;3—油杯;4—光桿。,機(jī)械密封下置油杯密封系統(tǒng),B、密封軸機(jī)械密封系統(tǒng),,,下置機(jī)械密封系統(tǒng)將機(jī)械密封動(dòng)環(huán)固定在密封軸上，機(jī)械密封的靜環(huán)