螺杆泵采油
螺杆泵采油的优点和缺点
采油工况中会运用螺杆泵来工作，与其他机械采油相比，螺杆泵兼具容积泵和离心泵的优点，作为一种人工举升方式，它具有以下优点：
1.螺杆泵运动部件少，结构简单，一次性投资小。
2.螺杆泵可以连续举升介质，工作时负载稳定，机械损失小，效能高，是机械采油中能耗最小、效率最高的方式之一。
3.螺杆泵适用范围广，可用于粘度小于8000mPa·s的稠油、高含砂量的砂浆、高含气量的气井等等。
4.螺杆泵占地面积小，可以下放至斜井段，因此可以用于海上油田水平井和丛式井中。
虽然螺杆泵有诸多优点，也被广泛应用于各大油田，但与常规机采方式相比，螺杆泵采油设备也存在一些不足：
1.螺杆泵中的定子内部为橡胶，因此不宜应用于高温注汽井；而且定子容易损坏，增加了检泵的次数，相应增加检修费用。
2.螺杆泵作业时需要流体润滑，缺少润滑将会导致泵体过热，定子橡胶弹性体老化，甚至烧毁。
3.与其他机采方式相比，螺杆泵的总压头较低。
目前大多应用在1000米左右深的井中。
当下泵深度超过2000米时，螺杆泵扭矩增大，杆断脱率增高，井下作业难度增加。
螺杆泵采油技术
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。
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
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
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。
螺杆泵采油技术
•应用 •范围
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•扬程可达到1800m • 排量可达到240m3/d (下泵深度800m)
•油品性质：（稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等）
•井温可达到120℃ •直井
•斜度不大于30度的斜井
螺杆泵采油技术
•
•电动潜油螺杆泵
• 为满足稠油井、斜井及水平井举 升的需要，应开发应用电动潜油螺杆 泵。其系统由地面控制系统、井下电 缆、螺杆泵、保护器、减速器和电机 等组成。
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2020/12/5
螺杆泵采油技术
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螺杆泵采油技术
•螺杆泵理论排量如何计算 ？
• • 理论每转排量公式如下：
• 现场应用中，根据选用泵的型号可计算出理论排量， •公式如下：
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•式中：
•Q——螺杆泵理论排量，m3/d； •q——螺杆泵每转排量，ml/r； •n——转子转速，r/min。
螺杆泵采油技术
•地面驱动单螺杆泵采油系统由哪几部分组成？
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螺杆泵采油技术
•(一)、螺杆泵基础 知识
•螺杆泵定、转子的线数
• 目前所应用的螺杆泵线数均采用N/N+1形式，即定子的线 数总是比转子的线数多一线，这是由空间啮合理论所决定的。螺 杆泵的线数与螺杆数量是两个根本不同的概念，不应混为一谈。
• 1：2结构
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2：3结构
3：4结构
4：5结构
螺杆泵采油技术
•螺杆泵有哪些重要结构参数？
•螺杆泵三个重要的结构参数：
•e ——转子偏心距，mm；
•D ——转子截圆直径，mm；
•T ——定子导程，mm。
•T
螺杆泵采油技术
三、螺杆泵采油配套工艺技术
1.选井选泵技术
2.检测技术
3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术
6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术
81) 热洗清蜡工艺技术 (2) 加药清防蜡工艺技术 (3) 电加热解堵工艺技术
(1) 热洗清蜡工艺技术
上提杆柱时，可先放开刹车 带，将弹性变形能释放出去，
防反转装置原理图
确保施工作业安全。
b.井下回流控制阀
在螺杆泵的吸入口处，安装单向阀，使液体只能 做举升方向上的单向流动。停机时，油管内的液体不 能回流，抽油杆也就不会因液体回流而反转，从而达 到防止因液体回流而造成的抽油杆脱扣。
c.抽油杆防脱器
各个厂家的结构不一样，原理也不一样，现在 常用的是胜利油田的防脱器。其原理利用一个直键在 油管内的直面做正转，斜面做反转。
三、螺杆泵采油配套工艺技术
1.选井选泵技术
2.检测技术
3.管柱、杆柱防脱及扶正技术 4.清防蜡解堵工艺技术 5.抽空保护技术
6.过载欠载保护技术 7.故障诊断技术
8.测试技术
(1) 管柱防脱技术
•支撑卡瓦(油管锚、自封式油 管锚) •张力油管锚 •防扭锚 •反扣油管
图7-25a DQ0552支撑卡瓦
一、 螺杆泵工作原理及组成
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。
4.清防蜡解堵工艺技术
(1) 热洗清蜡工艺技术 (2) 加药清防蜡工艺技术 (3) 电加热解堵工艺技术
浅析螺杆泵采油工艺及配套技术
浅析螺杆泵采油工艺及配套技术螺杆泵采油工艺是一种常用的油田开采技术，主要适用于低渗透油层、高粘度原油等复杂油气藏。
该技术具有采率高、抽液能力强、适应性广、操作简便等优点，被广泛应用于国内外油田开采中。
螺杆泵采油的基本原理是通过螺杆泵将原油从井底抽出来，传递至地面，进一步深加工。
螺杆泵由两个双螺杆转子组成，一个定子确保转子的同步旋转。
原油从油层通过喉管进入螺杆泵的吸入端，受到转子的强制挤压和扰动，产生油泡爆破和润滑效应，提高出油效率，然后被输出到油井的地面。
由于螺杆泵在运行过程中能够产生高压力、高温度等特殊工况，传动系统、密封、散热等技术需求较高，因此配套技术也得到了较为广泛的研究和应用。
螺杆泵采油的配套技术涉及传动系统、密封系统、散热系统等多个方面。
传动系统是螺杆泵采油的核心组成部分，主要由电机、减速器、联轴器、轴承和齿轮等构成，具有传动稳定、安全可靠、低噪声等特点。
常见的传动系统有电动螺杆泵和液压螺杆泵，前者适用于小型井或功率不大的油田，后者适用于大型井或功率较大的油田。
密封系统主要用于保障螺杆泵的密封性能，避免原油泄漏，减少环境污染，同时也能提高螺杆泵的使用寿命。
散热系统主要用于降低螺杆泵的温度，防止油脂过度氧化和泵体变形等问题产生，从而保障螺杆泵的稳定运行。
总的来说，螺杆泵采油技术是一种先进、高效的采油方法，但其配套技术同样重要。
只有在传动、密封和散热等方面得到合理的配置和保障，才能保障螺杆泵的高效、稳定、长期运行。
因此在螺杆泵采油工艺应用中，需要重视配套技术的开发、应用和改进，在实际操作中加强维护保养，提高采油效率和经济效益。
油田开发中螺杆泵采油技术的应用探究
油田开发中螺杆泵采油技术的应用探究摘要：我国部分油田全面进入生产开采后期阶段后，原油开采难度继续增加。
而且我国部分油田虽然含油量相对较高，但因受到各种因素限制开采效率始终无法得到有效提升，这一点在国内部分稠油油田体现的尤为明显。
这也是制约我国石油行业快速发展的一个重要影响因素。
通过利用螺杆泵采油技术可以使该问题得到有效解决，螺杆泵技术在油田开采后期阶段以及稠油区块中的应用可以有效提升原油开发效率，也可以促进我国石油行业的快速发展。
关键词：油田开发；螺杆泵采油技术；应用0引言进行油田开发工作时，薄差、低渗透油层具有较大的开发难度。
现阶段油田含水量不断增加，产量不断减小，开采成本增加，对经济效益产生严重影响，所以需要借助科学方法保证油田稳产以及高产。
借助同步测试信息能够发现，在沉没度较低情况下，需要建立较多的抽油机井，此类油井检泵周期短、泵效低、产液量低以及运转负荷大等。
所以对合理沉没度确定与应用进行研究，对于提升螺杆泵井产量具有重要意义。
1螺杆泵采油工艺分析1.1螺杆泵工作原理以及主要工艺当前油田领域所采用的螺杆泵，多以地面驱动螺杆泵与潜油螺杆泵为主，但从实际的应用来看，地面驱动、抽油杆柱转动的单螺杆抽油泵应用相对较多，具体的应用中，在井口位置安装驱动装置，主要包含动力部分、减速器与驱动头几个部分。
以电动机作为动力装备，电动机的运行中提供了足够的动力支持，减速器在降低速度的同时带动了抽油杆的转动，利用抽油杆将石油从地下抽到地面，完成采油任务。
油田生产作业中的螺杆泵采油工艺应用中，需在现场形成螺杆泵采油系统，该系统内包含有地面与井下两个部分，地面为驱动部分，由电动机提供动力，并将此动力传递给抽油杆，抽油杆获得足够的动力后，驱动井下部分的螺杆高速旋转，将井液带到地面。
螺杆泵采油工艺的应用中，需注意以下方面：（1）依据对油田情况的掌握，做好螺杆泵型号的对比与选择，确保所采用的螺杆泵，能完全适应油井条件，保障其运行的稳定性，确保螺杆泵的采油效率。
浅析螺杆泵采油工艺及配套技术
浅析螺杆泵采油工艺及配套技术随着石油工业的发展，螺杆泵采油工艺及配套技术在油田开发中扮演着越来越重要的角色。
螺杆泵采油是一种高效、稳定的采油方法，具有适应范围广、排液能力强、节约能源等优点，因此得到了广泛的应用。
本文将从螺杆泵采油的原理、工艺流程以及配套技术等方面进行浅析。
一、螺杆泵采油的原理和特点螺杆泵是一种通过螺杆的旋转来实现液体的吸入和排出的设备。
螺杆泵采油是将螺杆泵安装在井下，通过电力或液压等动力驱动，利用螺杆泵的转动将地下原油提升到地面。
螺杆泵采油相比传统的抽油杆采油技术，具有以下特点：1.排液能力强：螺杆泵采油可以实现大流量、高扬程的液体输送，强大的排液能力能够更有效地提高采油效率。
2. 适应范围广：螺杆泵采油适用于不同类型的油井，包括高硫、高粘度、高气藏等复杂情况下的油井，具有较强的适应能力。
3. 节约能源：螺杆泵采油的功率消耗相对较低，可以节约能源，提高采油效率。
4. 高效稳定：螺杆泵采油具有稳定的工作特性，能够持续高效地进行油井采油作业。
二、螺杆泵采油工艺流程螺杆泵采油的工艺流程一般包括井口设备、井下设备和地面设备三个环节。
1. 井口设备：井口设备主要包括采油管线系统、报警系统和控制系统等。
采油管线系统用于连接地面和井下的螺杆泵，将地下原油输送到地面。
报警系统用于监测井下设备的运行状态，一旦出现异常情况及时发出报警。
控制系统用于远程监控和控制井下设备的运行状态。
2. 井下设备：井下设备主要包括螺杆泵、电机和配套管线等。
螺杆泵通过电机或液压系统驱动，将地下原油提升到地面。
配套管线用于连接井下设备和地面设备，实现液体的输送。
3. 地面设备：地面设备主要包括油罐、分离器、测量仪表和电气控制设备等。
油罐用于储存地下原油，分离器用于将原油和水分离，测量仪表用于监测原油产量和质量，电气控制设备用于远程监控和控制地面设备的运行状态。
三、螺杆泵采油配套技术1. 螺杆泵设计技术：螺杆泵的设计包括泵的结构设计、叶轮设计、密封设计等，设计合理的螺杆泵可以提高采油效率，减少能耗。
螺杆泵采油系统工作原理
螺杆泵采油系统工作原理
螺杆泵采油系统工作原理是指通过螺杆泵将地下油藏的原油抽至地面。
具体工作原理如下：
1. 旋转螺杆：螺杆泵中有一对同轴且呈螺旋状的螺杆，其中一个为主动螺杆，另一个为从动螺杆。
当泵驱动机械使主动螺杆旋转时，从动螺杆会跟随旋转。
2. 油液的吸入和排出：当螺杆旋转时，螺杆的螺纹与泵体内的定子螺纹间形成一组密闭腔体。
在泵的吸入侧，当螺杆旋转时，腔体的体积逐渐增大，形成负压，使地下油藏中的原油被吸入腔体中。
在泵的排出侧，当螺杆旋转时，腔体的体积逐渐减小，形成正压，将吸入的原油推送至泵的出口。
3. 油液的运移：原油在被推送至泵的出口后，进入输油管道进行后续的运输和处理。
这样不断重复的吸入和排出过程能够将地下油藏的原油逐渐抽至地面。
总体来说，螺杆泵采油系统通过螺杆的旋转产生的容积变化，借助螺纹封闭腔体，实现了对原油的吸入和排出，从而实现了油液的抽取和运输。
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五、螺杆泵井施工作业
1、原理
什么是螺杆泵？
螺杆泵又叫渐进容积式泵(PCP)，由定子和转子组成，两者的螺 旋状配合形成多个连续的密封腔室，通过转子的旋转运动使密封腔室
不断产生、运移和消失,实现对介质的举升。
112～280
72～80 32～80 22～56
14～34 8～19 4.5～11
额定扬程 （MPa）
8
8
8 10 10
12 15 15
适应井温 （℃）
< 90
推荐油管 31/2″TBG
< 90
31/2″TBG
< 90 < 90 < 90
< 90 < 90 < 90
31/2″TBG 27/8″TBG 27/8″TBG
1 原理
单螺杆泵是由在工作状态下的不动的以橡胶为衬套并浇铸在钢体外
套内形成的定子和进行行星转动的钢体转子构成。定转子内外曲面是一对 能够满足啮合、能密封和密封腔室能推移的一对在空间内啮合的共扼曲面。 定转子端面（横截面）齿形类型主要有以下两种： ①．以短幅外摆线的内等距线作为螺杆的原始齿形曲线，其共轭曲线作为 衬套的齿形曲线。 ②．以短幅内摆线的外等距线作为衬套的原始齿形曲线，其共轭曲线作为 螺杆的齿形曲线。
五、螺杆泵井施工作业
η,η v %
120
100
80
60
① ③
M N·m 500
②
400
300
40
200
20
100
0
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 MP∆aP
螺杆泵工作特性曲线
螺杆泵的理论排量及负载特性
(以1：2结构为例)
空腔面积A=4ED +πR2 -πR2= 4ED
空腔体积V=AT=4EDT
如图所示的是不同头数比的螺杆泵定转子横截面图。其中1：2结构的 单头螺杆泵是采油螺杆泵普遍采用的结构 。
1：2结构
2：3结构
3：4结构
4：5结构
2 结构特征
定转子型线方程
x2 R c os e c os
y
2
R s in
e s in
z2
2
t
0 2
x1 cos(1 ) e cos( 1 ) e cos1
η,η v
%
100 80
60402000M, N·m
B
A
C
300
240
180
.
120
60 0
2 4 6 8 10 12 14 16
螺杆泵合理工作区域确定P ,MPa
上限：泵容积效率应大于65%；下限：泵的工作压力△P＞ △ Pmax×30%。
2、螺杆泵管柱防脱及扶正技术
①管柱防脱技术
支撑卡瓦 张力油管锚 防扭锚 反扣油管
Φ89 27/8″TBG 30
3.0
120 13/16″抽油杆扣
单螺杆泵(单头)主要特性参数
序 号
泵型
1 GLB1200-12
2 GLB800-14
3 GLB500-14 4 GLB300-21 4 GLB200-25
5 GLB120-27 6 GLB75-40 7 GLB40-42
理论排量 （m3/d） 173～432
稠油,含气,含砂井
不适应供液不足的 油井
烧泵
不适应超深和高温 油井
定子橡胶耐高 温性能差
9 螺杆泵应用现状
1396口
股份公司各油田使用螺杆泵基本情况
稠油
出 砂 高含水出砂
26口
37口
53口
稠油冷采 91口
121口
辽河油田 冀东油田
大港油田
吉林油田
二连油田 大庆油田
一、螺杆泵采油技术基本原理 二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析 三、螺杆泵采油配套技术 四、螺杆泵室内检测技术
KGLB120-27型泵的排量与举升高度的关 系 随 着 工 作 压 力 Δp 的 增 加 ， 螺 杆 泵 会 出 现 漏 失 。
特别是因工作压力产生的定子衬套橡胶压缩量大于 过盈时，漏失会明显加剧。
当Δp>Δpk时，泵的漏失开始加剧。 Δpk定义 为开启压力，开启压力就是泵明显产生漏失时的工 作压力。实际应用中，开启压力等同于螺杆泵的单 级合理承压能力。
介质粘度对举升能力的影响
介质粘度与承压能力的关系
举升介质粘度会直接影响螺杆泵的漏失特性，漏失量反比于举升介质粘度， 随着粘度的增加，漏失会减少，单级承压能力增加。
一、螺杆泵采油技术基本原理 二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析 三、螺杆泵采油配套技术 四、螺杆泵室内检测技术
五、螺杆泵井施工作业
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。
7.0
240 13/8″抽油杆扣
5 GLB200-25 Φ107 31/2″TBG 50
6.0
200 13/8″抽油杆扣
6 GLB120-27 Φ107 31/2″TBG 40
5.0
160 13/8″抽油杆扣
7 GLB75-40
Φ89 27/8″TBG 30
4.0
144 13/8″抽油杆扣
8 GLB40-42
举升高度对负载特性的影响
过盈对螺杆泵工作特性的影响
摩擦扭矩的计算
Tf 0
2Z
2 0
PN
f
(R 2esin 2
dl1
2Z
2 0
PN
f
(R
2e
sin
2
)dl2
2Ef ZR
t 2 4 2e2 2 R2
(1 2 )ln Hr (3 4)(1 )
2R
由上式可知： 1）随着定转子间过盈量的增加，定转子间的摩擦扭矩将 增大； 2）橡胶物性也会影响摩擦扭矩的大小； 3）转子直径的增大，将直接导致摩擦扭矩的增大。
DQ0552支撑卡瓦
卡瓦中心管
②管柱扶正技术
由于螺杆泵转子离心力的作用，定子受到周期性冲 击产生振动，为减小或消除定子的振动需要设置扶正器。 一般在定子上接头处安装较为适宜，而对于采用反扣油 管的管柱，则需在定子上、下接头处分别安装扶正器。 目前扶正器有两种，一种是弹簧式，一种是橡胶式。
3、螺杆泵杆柱防脱及扶正技术
工作转速与摩擦扭矩关系
转子转速与工作扭矩无关，但转子转速的增加将增加惯性力，惯性力将增 加啮合线和啮合点的接触压力，所以将增加摩擦扭矩。
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
η v, %
100
80
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
GLB500-14型泵不同过盈 的摩擦扭矩
过盈对螺杆泵工作特性的影响
过盈对举升特性的影响 螺杆泵的单级举升能力主要取决于线啮 合和点啮合线的密封能力。而啮合线的密封主 要是依靠定转子间过盈来实现的。显然过盈量 越大，密封越好，单级举升能力越强，但摩擦 扭矩也会增大。 不考虑工况环境和运动学特性等因素对举 升能力的影响，由前文所述，当工作腔室的液 压力Pi大于因过盈产生的接触压力PN时封闭腔 室会出现漏失，即：
Pi PN 2(1 2 ) ln
E H (3 4)(1 )
2R
过盈量δ与单级承压能力的关系
增加过盈量δ会增加接触压力，从而提 高单级承压能力。
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
工作转速与单级承压能力关系
工作转速与泵的排量成正比，随着转子转速的增加，可有效减少漏 失，增加泵的举升能力。
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
production system
5
螺
专用井口
杆
泵
采
抽油杆
油
系
统
锚定工具
的
组
成
驱动装置
地面
电 控 箱 部分
螺杆泵
地
下
部
杆、管 扶正器
分
6、螺杆泵型号标注
GLB ( )
改进特征代号，以阿拉伯数字表示，厂家自定 制造厂企业代号，用两个汉语拼音字母表示 单泵或串联泵，单泵不写，串联” C “用 泵的总级数 每转理论排量 ml/r 转子与定子头数比 单螺杆抽油泵, “螺”和“泵”字汉语拼音的第一个字母 抽油杆传动，“杆”字汉语拼音的第一, 个字母 空心转子，用“ K ”；等壁厚定子，用“ D ”
连接螺纹规格
1 GLB1200-12 Φ114 31/2″TBG 50
8.5
650 19/16″抽油杆扣
2 GLB800-14 Φ114 31/2″TBG 48
8.5
500 19/16″抽油杆扣
3 GLB500-14 Φ114 31/2″TBG 44
7.5
400 19/16″抽油杆扣
4 GLB300-21 Φ114 31/2″TBG 44
①—162r/min；②—205r/min；③—255r/min
温度对螺杆泵工作特性的影响
温度与举升能力的关系
定子橡胶衬套在实 际工况环境下，其体积 将发生热胀，热胀的结 果是增加定、转子间的 过盈，进而可提高螺杆 泵的举升能力。
温度的增加会有效 提升举升能力。而实验 发现，温度对螺杆泵转 子负载扭矩无明显影 响。
V V12
R R
VO
2e sin(t