螺杆泵采油技术

1、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， 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 杆泵工作特性曲线分为A、B、C三个区域较为合理。其中A 为合理工作区，B为软工作区，C为不合理工作区，如图721所示，区域边界的确定方法大致如下。
一、 螺杆泵工作原理及组成
2箱体下部密封
1防反转 5小箱体结构
6皮带传动 系统
3盘根盒密封
7电机与箱 体的连接
4支座功能
新型15KW螺杆泵地面驱动装置
螺杆泵的理论排量由下式确定
Q 4EDTn = 5.76 10-6 EDTn
式中 Q──螺杆泵的理论排量，m3/d；
E── 转子的偏心距，mm；
η v,%
100 80 60 40 20 0
0
①
③ ②
4 8 12 16 20
P , MPa
图7-14具有过盈的螺杆泵容积效率曲线 —容积泵特性曲线段 ；②—拐点；③—离心泵特性曲线段
二、螺杆泵工作特性分析
1.螺杆泵工作特性曲线 2.螺杆泵的部分离心泵特性 3.影响螺杆泵工作特性的几个因素 4.影响螺杆泵使用寿命的主要因素
二、螺杆泵工作特性分析
1.螺杆泵工作特性曲线 2.螺杆泵的部分离心泵特性 3.影响螺杆泵工作特性的几个因素 4.影响螺杆泵使用寿命的主要因素
影响螺杆泵使用寿命的因素很多，通过长期的实践摸 索，从产品质量的角度分析其主要因素有以下几点。
①定、转子的加工精度及表面光洁度； ②定子橡胶的耐温、耐油、耐气浸性能； ③定子橡胶与金属外套的粘结强度； ④定子内腔及转子的直线度； ⑤定、转子间合理过盈量的选择； ⑥转子合理转速的确定。
2)转子转速对螺杆泵工作特性的影响
η v, %
100
80来自百度文库
①
60
②
40
③
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
P, MPa
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
①—162r/min；②—205r/min；③—255r/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。
二、螺杆泵工作特性分析
1.螺杆泵工作特性曲线 2.螺杆泵的部分离心泵特性 3.影响螺杆泵工作特性的几个因素 4.影响螺杆泵使用寿命的主要因素
η,η v %
120 100
80
60
40
20
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
M N·m 500
400 300
200 100 0
螺杆泵工作特性曲线
D── 转子截圆直径，mm， D=2R；
T── 定子导程， mm， T=2t；
n── 转子的转速， r/min。
螺杆泵的实际排量Q′为
Q' Qv
式中 ── 螺杆泵的容积效率，%。
由上面两个公式可以看出螺杆泵的理论排 量或实际排量与螺杆泵的结构参数E、D、T和 工作参数n有关系。对现有螺杆泵的结构和作 用情况进行分析表明，在E、D、T三者间存在 一定的联系， 就是在这三个参数维持一定比 值的条件下，螺杆泵才能保证高效率的长期 的工作。
0 4 8 12
在同一净举升高 度条件下，温度升 高，螺杆泵容积效 率也随之提高，图 7-18 所 示 。 但 试 验
发现， 温度升高 泵扭矩变化不明 显。
举升介质温度对螺杆泵特性的影响
(1)--清水,15度 (2)--清水,30度
(2) 介质粘度对螺杆泵工作特性的影响 通过室内和现场试验表明，试验介质的粘度增加也 会使泵的容积效率得到改善，因为粘度越大，分子间的 力就越大，外力破坏其结构就越困难，表现在螺杆泵上， 就是密封效果变好，即在同一净举升高度条件下，试验 介质粘度增加，泵的容积效率升高。但另一方面，抽油 杆在液体介质中作旋转运动，随着介质粘度的增加，抽 油杆与液体的摩擦力增加，表现为抽油杆的扭矩增加。
二、螺杆泵工作特性分析
1.螺杆泵工作特性曲线 2.螺杆泵的部分离心泵特性 3.影响螺杆泵工作特性的几个因素 4.影响螺杆泵使用寿命的主要因素
η v, %
100 ①
80
60 ②
40
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14
P,MPa
图2-1具有负过盈的螺杆泵容积效率曲线 ①—500r/min ；②—160r/min
1) 转子转速对螺杆泵工作特性的影响
η v, %
100
80
③
60
②
40
①
20
0
0 2 4 6 8 10
P, MPa
过盈量对泵特性的影响
①δ=0.45mm ；②δ=0.2mm ； ③δ=0.1mm
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、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。
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，在高含砂油井，螺 杆泵不宜高速运转。
3)定、转子加工质量 对螺杆泵特性的影响
4)举升介质对螺杆泵 特性的影响
(1) 温度对螺杆泵工作特性的影响
η v,%
100
80
①
60
②
40
20
0
P , MPa
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。
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(即转速)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300r/min 左右，而最常用的转速为50～200r/min。