螺杆泵采油技术简介演示文稿
第六章螺杆泵采油
例如， 在 泵 的 结 构 角 度 为+的 剖 面 上 ， 转 子 转 动+角 度 时 ， 形成敞开的一个腔室， 当转到 ， 这个腔室封闭并形成另一个新的敞开腔室。 当 转 动0 这新腔室封闭又形 # + , ! + ,时 ， 成另一个新的敞开腔室。 也就是说， 只有当前一个腔室关闭后才能形成新的腔室。 因此， 当螺杆泵在井下液体中工作时， 井下流体在泵吸入口压力的作用下被压入螺杆泵敞开的 腔室， 并随着腔室的轴向移动， 不断地排至泵出口。 由于腔室是不断移动的， 因此， 螺杆泵又被形象地称为腔室进动泵（2 ，简称 2 ） 。 3 4 3 6 7 7 8 9 ; < 8 = ? @ : 2 5 5: >2 A 二、螺杆泵组成及作用 # B地面驱动螺杆泵 地面驱动螺杆泵的动力装置在地面，其原动机一般是电机，通过不同的传输方式将电机 的转动传输到井口上方的驱动头，然后通过抽油杆传递给井下螺杆泵的转子进行抽油。因此 —$ # " —
当转子在定子内转动时，转子 在定子内的两个极限位置 $ 和%之 间作横向往返运动，运动速度按正 弦规律变化，横向位移为偏心距的 。 &倍，即& !，见图! " # " & 图 !"#"& 中，$ 、’、(、) 和%下方标注的相位度数表示当转 子转动一周时，转子截面圆心在定 子内作横向往复运动时相继经过的 位置。如 转 子 在 圆 周 上 任 意 转 动 时， 转 子 截 面 圆 心 到 达 ( 点， * + , 转子转动# 时则到达另一侧的极 + ,
图! " # " # # 螺杆泵的传动系统组成示意图
） 电子变频传动系统； （ ） 机械变速传动系统； （ ） 皮带传动系统 $ % & 头 有 三 种 型 号， 即 、. # / . ) / 和（ —电机； —齿轮减速箱； —联轴节； —传动头 # ’ ( ) ， 图 . ! / ! "#"# (是. ) /型传动头的
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
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油田开发技术的不断进步和油田开采工艺的不断完善，螺杆泵采油技术逐渐成为油田开采的一种重要方式。
螺杆泵采油工艺以其高效节能、提高采油效率等优点，越来越受到油田开发者的青睐。
本文将就螺杆泵采油工艺及配套技术进行一些浅析。
一、螺杆泵采油工艺概述螺杆泵采油是通过顶驱驱动油管螺杆进行旋转，产生闭锁动作，从而把地下原油抽到地面的一种采油方式。
它是一种以泵抽离原油为主的采油方法，同时还具有加热、分离等功能。
螺杆泵采油工艺可以分为固定泵头和移动泵头两种方式。
固定泵头螺杆泵采油工艺主要包括地面设备、井下设备和油藏开发。
1、地面设备：地面设备主要包括电机、变速箱、泵体、进油口、出油口、冷凝器、油水分离器等。
电机和变速箱用于提供动力，泵体则是承载泵的装置，而进油口和出油口则是输送油液的管道。
2、井下设备：井下设备主要包括螺杆泵、油管及配套工具等。
螺杆泵是将电动机产生的动力传递到油管上，起到泵送原油的作用。
3、油藏开发：在油藏开发方面，螺杆泵采油工艺可以根据油藏的性质和产量分为常规螺杆泵采油工艺和特殊螺杆泵采油工艺。
常规螺杆泵采油工艺适用于产量较大、地下含杂物较少的油田，而特殊螺杆泵采油工艺则适用于产量小、地下含杂物多的油田。
移动泵头螺杆泵采油工艺是相对于固定泵头而言的，它的工作原理和装置与固定泵头类似，区别在于移动泵头可以实现油管的伸缩和移动，适用于地层情况异动频繁的油田。
二、螺杆泵采油的优势1、高效节能：螺杆泵采油工艺具有很高的采油效率，能够将地下原油迅速抽到地面，使得采油效率大大提高。
螺杆泵采油工艺的能耗较低，具有较好的节能效果。
2、稳定性好：螺杆泵采油工艺能够适应各种地层情况和油藏性质，对油井不敏感，能够保持高效的工作状态。
3、降低地面投资：相比传统的抽油机和潜油泵，螺杆泵采油工艺在地面设备方面占地面积小，投资少，运维成本低。
4、适应性强：螺杆泵采油工艺不仅适用于陆上油田，还可以适用于海上油田，且能适应各种油藏类型。
《螺杆泵采油》课件
螺杆泵采油在煤层气开发中的应用案例
煤层气开发：利用螺杆泵进行煤层气开采 应用案例：某煤层气田使用螺杆泵进行开采 效果：提高了煤层气开采效率，降低了开采成本 挑战：需要解决螺杆泵在煤层气开采中的技术难题 未来发展：螺杆泵在煤层气开发中的应用前景广阔
螺杆泵采油在页岩气开发中的应用案例
页岩气开发：一种新型的能源开发方式，具有巨大的潜力和挑战
螺杆泵采油：一种高效、节能的采油方式，适用于各种复杂地质条件
应用案例：某页岩气田采用螺杆泵采油，提高了采收率和经济效益 技术挑战：如何解决螺杆泵在页岩气开发中的技术难题，如井筒堵塞、泵寿命短 等 未来发展：螺杆泵采油在页岩气开发中的应用前景广阔，需要进一步研究和改进 技术
螺杆泵采油在其他领域的应用案例
螺杆泵采油的应用范围
石油开采：用于 石油开采，提高 采油效率
天然气开采：用 于天然气开采， 提高采气效率
地热能开发：用 于地热能开发， 提高地热能利用 效率
水力发电：用于 水力发电，提高 发电效率
螺杆泵采油的原理
螺杆泵的工作原理：通过螺杆的 旋转，将 内旋转，吸入液体，然后通过排 出阀排出。
安全操作：遵守 操作规程，确保 螺杆泵的安全运 行
螺杆泵采油技术参数
04
排量与扬程
排量：螺杆泵的 排量是指单位时 间内泵排出的液 体体积，单位为 m³/h。
扬程：螺杆泵的 扬程是指泵能将 液体输送到多高 的高度，单位为 m。
影响因素：螺杆 泵的排量和扬程 受泵的转速、螺 杆直径、螺杆长 度、螺杆螺距等 因素的影响。
转速与转矩
转速：螺杆泵的转速通常在1000-3000rpm之间，具体数值取决于油井的深度和产量。
转矩：螺杆泵的转矩与转速成正比，转速越高，转矩越大，因此需要选择合适的转速以保持稳定 的转矩。
旋转的工程师——螺杆泵采油技术大解密
旋转的工程师——螺杆泵采油技术大解密经过了几十年的发展，螺杆泵采油技术已经十分成熟可靠。
水驱采油井、稠油井以及复杂工况井都能见到它的身影。
但是你真的知道它是如何将地层深部的油气源源不断地开采至地面吗？本期石油课堂带你一起深入了解螺杆泵采油技术。
-------------------------------------- 什么是螺杆泵采油？ --------------------------------------一. 什么是螺杆泵？螺杆泵又称渐进式容积泵，由定子和转子组成，通过转子的旋转运动实现传输介质。
△螺杆泵结构△螺杆泵定子由丁腈橡胶衬套浇铸，粘接在钢体外套内△螺杆泵转子由合金钢调质后经防腐耐磨处理，转子在定子内转动，实现抽吸功能二. 螺杆泵工作原理沿着螺杆泵，转子的外表面与定子橡胶衬套内表面形成多个密封腔室。
介质在吸入端压差的作用下被吸入，随着转子的转动，逐渐通过各个密封腔室，不断被推挤至排出端。
△螺杆泵工作的实质就是密封腔室的不断形成、推移和消失的过程三. 螺杆泵采油螺杆泵采油就是利用螺杆泵举升高粘、含气、含砂原油的方式。
四. 螺杆泵采油系统分类按不同的驱动形式，螺杆泵采油系统可分为地面驱动和井下驱动两类。
△井下驱动分为井下液压驱动和井下电动驱动1. 地面驱动螺杆泵采油螺杆泵位于井下，而提供动力的装置位于地面之上，两者由抽油杆连接。
利用抽油杆传递螺杆泵所需要的扭矩，因此在大排量情况下，难以实现深井采油。
△地面驱动螺杆泵采油系统组成：地面驱动部分、井下部分、电控部分和配套工具△地面驱动设施△井下部分△电控部分2. 井下驱动螺杆泵采油井下驱动分为电驱动和液压驱动两种形式。
（1）电驱动螺杆泵和驱动电机都处于地下，因而不需要抽油杆传递动力，适用于深井、斜井和水平井采油作业。
（2）液压驱动利用地面泵提供具有一定压力和排量的液体，借助导管通向井下液压马达，驱动转子旋转抽油。
该驱动装置主要用于油井测试过程中。
采油工程课件-第三章螺杆泵采油-精选文档
自动控制台、自 藕变压器及辅助 设备(电缆滚筒、 导向轮、井口支 座和挂垫等)组 成
地面部分
潜油电缆和 油管组成
中间部分 井 下 部 分
扶正器、四极潜油电机、电机保护 器、齿轮减速器、减速器保护器、 双万向节、吸入口、螺杆泵、单流 阀、泄油阀。
电潜螺杆泵工作原理
电潜螺杆泵机组是将潜油电动机、减速器、保护器、 联轴节(带泵吸入口)、与螺杆泵组合在一起，下入井内， 螺杆泵与油管、地面管线连接。
图2 固定式螺杆泵 管柱 1- 抽油杆； 2- 回音 标； 3- 抽油杆扶正 器； 4- 转子回转调 节器； 5- 转子； 6定子； 7- 定子扶正 器； 8 ， 12- 带孔管； 9- 转 子 限 位 器 ； 10- 防 砂 封 隔 器 ； 11-单流阀
金属定子螺杆泵结构剖视图 1— 金属材质的转子， 3— 橡胶材质 的定子，2、5—上下接头，4—定位 销子，6—尼龙
将电动机通过行星减速器与抽油杆光杆直接连接，驱动抽油杆 旋转。
(3) 系统组成
由地面驱动部分、井下部分、电控部分、配套工具及 其它井下管柱等五部分组成。 ① 地面驱动部分：包括减速箱、皮带传动、电机、盘根盒、 支撑架、方卡子等。 ②井下泵部分，主要由抽油杆、接头、转子、导向头和油 管、接箍、定子、尾管等组成。为了防止油管、定子脱扣， 在尾管下部应安装油管锚定装置。 ③电控部分：包括电控箱、电缆等。配套工具部分：包括防 脱工具、防蜡器、泵与套管锚定装置、卸油阀、单向阀、封 隔器等。 ④常规及简易井口装置、正扣及反扣油管、实心及空心抽油杆、 抽油杆扶正器、光杆扶正器等，另外，采油树、抽油杆、光杆 等均为常规标准成品。
金属定子螺杆泵结构剖视图 1— 金属材质的转子， 3— 橡胶材质 的定子，2、5—上下接头，4—定位 销子，6—尼龙
人工举升理论第15讲 螺杆泵采油
L EF3 E( L x)qt
油管锚定方式及受力分析
模型三：
油管座封时，整个管柱受压，扭力由支承卡瓦承受，作 用在套管上。作用力除油管自重外，在顶部还加一个附 加力F4。管柱在F3、F4的压力下，使管柱产生弯曲。管 柱失稳后产生弯曲，油管弯曲状态(如下图) 失稳计算方法如下：
螺杆泵的容积效率和系统效率
泵的系统效率η 定义为泵的有功功率 (水力 功率)Ph与泵的输入功率Pin之比，即
Ph Pin
Ph HQlg 10-3 Pin 3 10 UI
3
螺杆泵的扭矩
由于螺杆泵的吸大端和排出端存在压差，所以螺杆一衬 套副中的液体将对螺杆施加力的作用。同时，定、转子 间存在过盈量，将会使定、转子间产生摩擦阻力扭矩。
螺杆泵抽油合理工况参数分析
螺杆泵抽油沉没度是螺杆泵抽油系统的 一个重要参数，沉没度过高，影响油井 产量。若控制的过低，影响泵的吸入状 况，使泵效降低。螺杆泵定子橡胶发热， 定、转子间的摩阻增大，使抽油系统工 况变差，螺杆泵定子破坏加快。
合 理 沉 没 度 的 确 定
P沉＝Pc
L沉
100
驱动装置 井口装置 地面动力
中间油管 井下螺杆泵
螺 杆 泵 驱 动
电动 液动 机动
螺 杆 泵 工 作
油杆转动 油 管 输 出
螺杆泵转动
地层流体
螺杆泵采油
地面设备简单、紧凑、占地小、初期 投资少、操作安全可靠、管理和使用方便。 排出流量均匀平稳，调参容易，通过 优 改变地面驱动转速来调整泵的排量。
点
180Ml GI p
（度/米）
Ml (ral) GI p
油管锚定方式及受力分析 模型二：
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。
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（6）特点
由于螺杆泵的衬套由橡胶制成，螺杆与 衬套间的相对运动为滚动加滑动，为高 粘度、高含砂、高含气原油的输送创造 了有利的条件，加之螺杆泵的运动件少， 过流面积大，油流扰动小，使其能在高 粘原油中高效工作。
3、单螺杆泵的理论流量与泵效计算
电动机(柴油机或液压马达)、皮带传动轮、减速器等均
置于地面采油井口装置上面。当驱动装置工作时，带 动抽油杆和转子旋转，将油举升到地面。
2)直接传动
将电动机通过行星减速器与抽油杆光杆直接连接，驱 动抽油杆旋转。
５
6
5
7
４
3 2
8 9 10 11
12 13 14 15
16
地面驱动螺杆泵采油示意图
螺杆的形状可以看成是由很多半径为r的薄圆盘组成， 不圆柱过的这半些径圆为盘螺的杆中泵心的O1偏分心布距在e，一螺条旋圆线柱的螺螺旋距线为上t，。该螺 杆一般是由合金钢调质后经防腐耐磨处理的，具有较 高的强度和耐磨性。
t
图3-1 单螺杆泵的螺杆
螺杆泵定子衬套
螺杆泵定子衬套是由橡胶衬套粘接在钢体外套 内形成的，其的断面形状是由两个半径为R(等 于螺杆断面的半径)的半圆和两个长度为4e的直 线段组成的长圆形，如图3-2所示。衬套的内表 面就是由很多这样的断面所组成的导程为T(T ＝2t)的双头内螺旋面。衬套的旋向与螺杆的旋 向是相同的。
螺杆泵的结构组成
地面驱动单螺杆泵装置由地面部分、井下部分组成
1、地面部分
2、井下部分
螺杆泵采油 装置
由抽油杆和抽 油管 将地面 部分和井下部 分连接成为螺 杆泵采油装置。
单螺杆泵的分类
按螺杆的螺线头数单螺杆泵又分为单 头螺杆泵和多头螺杆泵。
采油用井下单螺杆泵的组成
井下单螺杆泵由定子和转子组成。定子由钢制外套和 橡胶衬套组成，转子由合金钢的棒料经过精车、镀铬并抛
T
图3－2 单螺杆泵的衬套
螺杆与衬套组成的螺杆－衬套副
2．螺杆泵的工作原理
(1)接触点与接触线
将螺杆置于衬套内，则在每一个横截面上，螺杆断面与衬套断面都有相互接 触的两个点。在不同的横截面上，接触点是不同的。当螺杆断面位于衬套长 圆形断面的两端时，螺杆和衬套的接触为半圆弧线，而在其它位置时，螺杆 和衬套仅有a、b两点接触，如图3-3所示。
当螺杆转动时，螺杆—衬套副中靠近吸人端的第一个 腔室的容积增加，在压力差的作用下，混合液便进入 第一个腔室。之后该腔室形成封闭；以螺旋方式向排 出端移动，并最终在排出端消失。同时在吸入端又形 成新的密封腔。
4、螺杆泵工作 原理
沿着螺杆泵的全长，在转子外表 面与定子橡胶衬套内表面间形成 多个密封腔室；随着转子的转动， 在吸入端转子与定子橡胶衬套内 表面间会不断形成密封腔室，并 向排出端推移，最后在排出端消 失，油液在吸入端压差的作用下 被吸入，并由吸入端推挤到排出 端，压力不断升高，流量非常均 匀。
图3－3 图3－3 螺杆—衬套副的密封线和密封腔室
（2）密封腔
这些接触点在螺杆—衬套副的有效长度范围内构 成了两条空间密封线，而且在衬套的一个导程了 内同半圆弧接触线形成一个完整的密封腔。这样， 沿螺杆泵的全长，在螺杆的外螺旋表面和衬套的 内螺旋表面间形成了一个一个的密封腔室。
（3）密封腔的形成、推移与消失
•定子橡胶在横 截面上分布相 对较均匀 ，遇 油膨胀后不均 匀变形较小
•相同尺寸下， 举升扬程和排 量较大。
二、 螺杆泵采油系统
螺杆泵采油系统在按驱动类型可分为地面驱动和井下 驱动两大类。
1．地面驱动螺杆泵采油系统
（1）传动形式分类 根据传动形式不同，可分为皮带 传动和直接传动两种型式。
1)皮带传动
螺杆泵四个重要参数：
式中 e——螺杆的偏心距， m； D——螺杆断面的直径， m； T——定子衬套的导程， m; n－—螺杆的转速。 r/min
T
e
D
3、单螺杆泵的理论流量与泵效计算
如图所示：定子空腔的截面积为两个半圆和
一个长方形组成，转子的截面是圆，由定子
空腔与转子形成的空腔截面积为 ：
光加工而成。转子有空心转子和实心转子两种。
5
4
3
21
0° 90°180°270° 360°
1-下接头；2-限位销；3-定子；4-转子；5-上接头
螺杆泵定子是用丁腈橡胶衬套浇铸粘接在钢体外套内而形成的一种腔体 装置。定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。
单头螺杆
在单螺杆泵中，只有一个螺杆，。 螺杆的任一断面都是半径为r的圆，如图3-1所示。整个
4e
sD24由下式计算：
Qi＝4eDTn m3/min
D
或 Qi＝5760eDTn
m3/d
单螺杆泵的泵效由下式计算：
η＝Q／Qi 式中 η——单螺杆泵的泵效。
Q――单螺杆泵的实际产液量；
双头螺杆泵
由双线螺杆 转子和三线 内螺旋面定 子组成。
•转子运动时偏 心小
螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。
（5）单级杨程与定、转子间的过盈量
衬套的一个导程内形成一个完整的密封，称为 一级。采油螺杆泵单级举升扬程一般不超过 70m水柱，即单级最大工作压力不超过0.7MPa。 目前国产螺杆泵单级工作压差设计为0.5MPa左 右。单级工作压差主要是靠定、转子间的过盈 来实现的。过盈越大，单级工作压差越大，转 子扭矩越大。过盈越小，单级工作压差越小。
1
图3－4地面驱动螺杆泵采油示 意图 1－电控箱； 2-电机； 3-皮带； 4-方卡子； 5-光杆； 6-减速箱； 7-专用井口； 8-抽油杆； 9-抽油杆扶正器； 10-油管扶正器； 11-油管； 12-螺杆泵； 13-套管； 14-定位销； 15-锚定装置；16-筛管
(2)系统组成
螺杆泵采油技术简介演示文稿
第一节螺杆泵采油技术
一、 螺杆泵的结构与工作原理 1．螺杆泵的结构形式 螺杆泵的主要组成部分是螺杆（转子）及与之
相配套的衬套（定子）。螺杆泵按其具有的螺 杆的个数不同，可分为单螺杆泵、双螺杆泵、 三螺杆泵、五螺杆泵等。在油田所用的螺杆抽 油泵泵中，以单螺杆泵为主。本节主要讨论单 螺杆泵。