螺杆泵井转速对泵效影响研究与应用
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。
螺杆泵技术参数
螺杆泵技术参数一、螺杆泵简介螺杆泵是一种重要的离心泵类型，具有较广泛的应用领域。
螺杆泵通过螺杆的旋转产生离心力，将流体推送至较高位置，广泛应用于石油工业、化工工程、食品加工等领域。
二、螺杆泵的技术参数螺杆泵的技术参数通常包括以下方面：1. 流量流量是螺杆泵的重要参数，它表示单位时间内流经泵的液体量。
流量的单位通常为立方米/小时或升/秒。
在实际应用中，流量与液体的粘度、入口压力和螺杆的几何尺寸等因素相关。
2. 扬程扬程是指液体从泵的入口到出口所需的能量，也就是液体在泵中的升高高度。
扬程的单位通常为米。
扬程与泵的结构、运行状态和工作条件等有关。
3. 功率功率是指泵所需的能量，用于推动液体运输。
功率的单位通常为千瓦或马力。
泵的功率与流量和扬程等参数有关。
4. 转速转速是指螺杆泵的旋转速度，通常以转/分钟（rpm）为单位。
螺杆泵的转速与其流量和扬程密切相关。
5. 出口压力出口压力是指泵在出口处的压力大小，通常以帕斯卡（Pa）为单位。
出口压力与液体的流量、扬程和泵的运行状态等有关。
6. 温度范围温度范围是指螺杆泵可以正常工作的液体温度范围。
不同类型的螺杆泵对液体温度的要求不同，常见的温度范围为-20℃至200℃。
7. 材质螺杆泵的材质通常由泵体和内部零件的材质组成。
常用的材质有铸铁、不锈钢、聚丙烯等。
选择适当的材质可以保证螺杆泵在不同工况下的可靠性和耐久性。
8. 其他参数螺杆泵的其他参数还包括进口压力、进口直径、出口直径、噪音、振动等。
根据不同的应用需求，可能还有其他特殊的技术参数需要考虑。
三、总结螺杆泵是一种重要的流体输送设备，其技术参数直接影响到其在工程应用中的性能和效果。
在选购和使用螺杆泵时，应根据具体应用需求，合理选择合适的螺杆泵技术参数，以保证设备的正常运行和高效工作。
以上是对螺杆泵技术参数的简要介绍，希望对您有所帮助。
螺杆泵井合理沉没度的确定及应用
螺杆泵
螺杆泵是开采稠油和含砂原油的一种很好手 段，其容积效率随原油粘度升高而升高，不象离 心泵那样随原油粘度升高泵效急剧下降。目前， 法国MAPE公司生产的螺杆泵可以在含砂量高达60% 的井况下正常工作，系统效率在50%以上，比电潜 螺杆泵高1倍以上，比普通螺杆泵高14%。
2．单螺杆泵的基本尺寸 以k=T／D，m＝T／e代入上式，换算后得：
15mQ
D 3 k 2nV
T 3 15mQ
V
e3
15kQ
m 2 nV
为保证单螺杆泵给出一定的流量Q，首先应确定e、D、T三个参数值。对于 采油用的小流量、高压头单螺杆泵，一般取，k=2～2．5，m＝28～32。因此，一 般将螺杆断面直径D作为计算的基础，因为它受到油井直径的限制。确定螺杆断 面直径D后，再计算螺杆的偏心距e和衬套的导程T。
2、由于密封腔室的推移速度是恒定的，理论上螺杆泵的流量是非常均匀 的，不存在流量波动。
泵与压缩机多媒体课件
第12页
重庆科技学院机械工程学院
六、单螺杆泵的运动学问题
1、螺杆的自转和公转
如图所示：衬套的中心O为圆心，以 两倍的偏心距e为半径作圆，称为衬套的 定中心圆。再以螺杆的轴线O2为圆心，以 螺杆的断面中心Ol到O2的距离为半径作 圆，称为螺杆的动中心圆。螺杆在衬套中 的运动就是由螺杆的动中心圆在衬套的定 中心圆中作纯滚动所形成的。
其一：使螺杆的一个或几个断面尺寸大于衬 套断面的相应部分，即具有初始过盈值，这 种情况下衬套单个导程的压力增加值较高， 但螺杆与衬套间的摩擦力较大，机械效率较 低；
螺杆泵的主要参数
螺杆泵的主要参数
螺杆泵作为一种常用的正位移泵，其主要参数包括以下几个方面：
1.流量：螺杆泵的流量参数代表单位时间内泵能输送的流体体积，通常以立方米/小时（m³/h）或升/分钟（L/min）为单位进行表示。
2.扬程：扬程是指流体从低压区域到高压区域所需克服的压力差。
对于螺杆泵而言，扬程常作为工作压力的指标，通常以米（m）为单位进行表示。
3.工作压力：工作压力是指螺杆泵在工作过程中所能承受的最大压力。
常用单位为巴（bar）或兆帕（MPa）。
4.转速：螺杆泵的转速指的是泵主轴每分钟旋转的圈数，常用单位为转/分钟（rpm）。
转速的大小直接影响泵的流量和扬程。
5.功率：泵的功率是指泵在单位时间内所消耗的能量，用于驱动泵的主要动力源。
常用单位为千瓦（kW）。
6.温度范围：螺杆泵适用的温度范围是指泵能正常工作的最低和最高温度范围。
泵的工作温度范围取决于泵材料的耐温性能。
以上是螺杆泵的一些主要参数，这些参数的具体数值会根据不同的螺杆泵型号、用途和工况而有所差异。
在选择和使用螺杆泵时，需要根据实际需求合理选择适合的参数。
泵在制浆造纸行业的应用与研究_二_
容积泵的工作原理与离心泵的工作原理不同, 其性能也有自己的特点如图 4: 当泵的转速、输送介
P aper Science & T echno log y 2002 Vo l. 21 No. 1
49
图 4 离心泵与容积泵性能特性曲线
图 3 容积泵的分类图
质与介质温度确定时, 容积泵的流量 Q 随压力 p 的 变化量很小, 在无泄漏的情况下, 其理论流量不随全 压力变化, 因此, 容积泵不能象离心泵一样采用排出 口阀门来调节其流量, 而只能采用旁路回注或调速 法来实现。从容积泵的功率- 压力( 即 P - p) 曲线 可知, 其功率随压力的增大而增大, 因此, 容积泵上 或其装置中必设置安全阀以防压出管路堵塞而损坏 电机, 同时, 也不能象离心泵一样关阀启动, 应打开 安全阀或旁路回注阀。对于某一具体的泵, 容积泵 与离心泵一样具有效率最高点, 泵选型时应注意保 证其在最高效区域运行。
式, 除图 5 卧式结构外, 还可设计成立式结构如井用 单螺杆泵、单螺杆采油泵等。 3. 2 单螺杆泵的性能参数
3. 2. 1 流量: 单螺杆泵的流量应等于衬套与螺
50
造纸科学与技术! 2002 年 第 21 卷 第 1 期
杆啮合断面的过流面积 F 与流体轴向速度 V z 及容
积效率 v 的乘积。Q =
3 螺杆泵
螺杆泵是容积泵中应用最广泛的一种泵, 其象 所有的容积泵一样靠其工作腔容积的变化来输送介 质的, 其依靠螺杆与螺杆或螺杆衬套啮合形成的工 作腔容积变化输送液体介质; 螺杆泵结构紧凑, 流量 与压力脉动小, 噪音低, 效率高, 能自吸, 能输送高粘 度介质, 广泛用 于石油、化工、电力、建筑、陶瓷、轻 工、食品和污泥污水处理等许多工业部门。下面以 单螺杆泵在制浆造纸行业应用为例简述其结构、性 能参数、选型与使用注意事项。 3. 1 单螺杆泵的结构
螺杆泵Microsoft Word 文档
如何正确选择双螺杆泵的型号泵的选型包括性能参数的选择和泵结构型式的选择，泵结构型式的选择参见双螺杆泵的结构形式介绍。
一、性能参数的选择：1、流量Q：作为容积式泵，影响双螺杆泵流量的因素主要有转速n，压力p，以及介质的粘度v。
1.1 、转速n 的影响：螺杆泵在工作时，两螺杆及衬套之间形成密封腔，螺杆每转动一周便由进口向出口移出一个密封腔，即一个密封腔的体积的液体被排出去。
理想状态下，泵内部无泄漏，那么泵的流量与转速成正比。
即：Qth=n*qn----转速；q----理论排量，即泵每转一周所排出的液体体积；Qth----理论排量。
1.2、压力△P的影响：泵实际工作过程中，其内部存在泄漏，也称滑移量。
由于泵的密封腔有一定的间隙，且密封腔前、后存在压差△P，因此，有一部分液体回流，即存在泄漏，泄漏量用△Q表示，则Q=Qth-△Q显而易见，随着密封腔前、后压差△P升高，泄漏量△Q逐渐增大。
对于不同型线和结构，影响大小也各不相同。
1.3 、粘度v的影响：试想：将清水和粘稠的浆糊以相同的体积从漏斗式的容器中泄漏出去。
显然水比浆糊要泄漏得快。
同理，对于双螺杆泵，粘度大的流体比粘度小的液体的泄漏要小，泄漏量与介质粘度有一定的比例关系。
综上所述，要综合地考虑以上各种因素，通过一系列的计算才能精确地知道泵的实际流量是否符合工况要求。
2、压力△P：与离心泵不同，双螺杆泵的工作压力△P由出口负载决定，即出口阻力来决定。
出口阻力与泵的出口处的压力是匹配的，出口阻力越大，工作压力也越大。
若想知道压力，则需要用流体力学的知识对出口阻力精确的计算。
3、轴功率N：泵的轴功率分为两部分，即：Nth----液压功率，即压力液体的能量；Nr----摩擦功率。
对于确定的压力和流量，其液压功率是一定的，因此影响轴功率的因素为摩擦率Nr。
摩擦功率是由于运动部件的摩擦而消耗的那部分功率。
这些摩擦功率显然是随着工作压差的增加而增加的，并且介质粘度的增加也会引起液体摩擦功率的增加。
高速螺杆在水平井中的运用探讨
高速螺杆在水平井中的运用探讨随着经济全球化的快速发展，我国经济进入蓬勃发展时期。
石油的开采工作关乎着国家经济发展的水平，国家一直很重视国家石油资源的勘探与开采工作。
本文以新疆吐哈油田开发为例，通过现场试验证明了PDC钻头与井下动力钻相互配合能够在高速钻井中，针对软到中等硬度地面发挥其使用寿命高、钻井劳动强度低等优点，并证明了在现场施工中“高速螺杆钻具+常规PDC钻头”具有明显的提速效果，同时根据实验中存在的问题提出了相应的改进建议。
标签：高速螺杆;水平井;运用探讨为了能够达到缩短建井时间，降低起下钻的次数，降低建井成本，提高经济效益，可以通过使用PDC钻头钻井的方法实现。
2010年吐哈油田开展“高速涡轮钻具配常规PDC钻头”的实验项目，实验结果表明两口井的开采速度都得到了明显提升。
虽然该实验项目能够提高开采速度，但存在费用昂贵、使用时间短的问题。
2015年在总结前期实验的基础上，改造了螺杆钻具，并将其运用到定向井与水平井中，且取得良好的实验效果。
一、三塘湖盆地的基本情况概述1.地质概况吐哈油田最近几年的勘探开发区域是三塘湖盆地，其二开的井身结构在水平井中最为多见，这样的井身机构造成裸眼长，摩擦阻力大，因此在造斜点选择时一般会选择在1300米以下的地层，这些地层多深灰色的泥岩与火山岩为主。
在此地质情况钻井时，水平井出现二开的井身机构，造斜段长度大约为400米，水平段长度为800米左右。
2.钻进难点与对策三塘湖盆地的马郎沟造带钻井的难点主要是由于其地形多变且地下岩层构造复杂，在西山窑组与三叠的煤层发育较好，但在中侏罗层与目的层之间存在断层，钻井时容易造成卡钻、塌陷等情况，为钻井工作带来了难度，另外，工期的压缩以及资金的减少的情况，也为钻井工作增加困难。
通过对技术方案对比后，提高钻井速度能够将这些问题全部解决，经过对大量钻井资料的分析整理，可以通过螺杆转数与定向PDC选型两方面入手。
二、高速螺杆的选型在钻井方式中最常选用的是旋转钻井系统，其系统主要作业方式为利用井下动力带动PDC钻头对岩石进行破碎。
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螺杆泵井转速对泵效的影响研究与应用
作者
(单位)
摘 要：螺杆泵井转速对油井的容积泵效影响较大，但其影响关系各方面的意见却不尽一致。
本文全面阐述螺杆泵井转速对泵效的影响机理，并通过分别分析转速对泵漏失、泵充满度的影响关
系，拟合出其理论计算公式，得出了转速越高泵效越低的最终结论，并通过室内试验与现场应用的
验证，为通过合理增大泵排量、降低转速方式来提高泵效与系统效率提供理论指导。
主题词：螺杆泵采油；转速；泵效
1 引 言
随着国内各油田各螺杆泵采油的广泛应用，如何提高泵效成为采油技术人员的重要
研究课题之一，在影响泵效的各相关因素中，只有转速是可以在油井的工作中可根据井
况灵活调整，所以研究转速对泵效的影响，确定合理的转速，对螺杆泵井的产量提高与
节能增效具有重要的实际意义。
许多人认为螺杆泵井转速与泵效的关系是正比的关系，即转速越高，泵效越高，而
高转速又会加速泵与杆柱的磨损，所以对于转速的高与低存在两难的选择。其实转速越
高泵效越高仅仅是在对螺杆泵进行地面水力测试试验得出的结论，而在井下泵的实际工
作中，在综合油井的各项影响因素后，结论正好相反，即转速越低，泵效越高。
2 螺杆泵生产井泵效和转速的关系数据统计与分析
为了明确螺杆泵井转速对泵效的影响关系，通过螺杆泵生产的月度数据报表中的相
关数据进行了统计工作，以下为以具体实例：
统计数据来源：随机选取单月生产数据。
统计条件：
项目 统计要求 条件要求目的
泵排量 500 ml/r 中等排量泵
泵运转天数 100－500天 保证多数泵处在工况正常状态
泵沉没度 300m－800m 消除供液不足不泵效的影响
动液面不在井口 降低漏失、自喷等对泵效的影响
符合统计条件的螺杆泵井共374井， 数据统计结果如下：
转速范围 井数 运转天数 沉没度 泵效％
80以下 77 228 585 71
80－100 66 240 506 69
100－120 148 303 520 64
120以上 83 305 535 62
泵转速对泵效影响
62%
64%
69%
71%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
80以下80－100100－120120以上
泵转速范围（转/分钟）
泵效（%）
统计结论：转速越高，泵效越低。
统计结论分析：在螺杆泵井的工作过程中，转速主要通过两个方面对泵效的施加影
响，即泵的漏失与泵的充满程度，且影响结果相反：一方面是转速越高，漏失越少，致
使泵效越高；另一方面是转速越高，泵的充满程度越差，致使泵效越抵。井下泵工作中
的泵效综合了这两种影响，但其中漏失的影响程度小于泵充满程度的影响，所以转速越
高，泵效越低。
3 泵的漏失与转速的关系分析
3.1 转速对漏失的影响定性分析验证
在螺杆泵的地面水力测试中，只有漏失影响泵效，所以研究转速与漏失的影响只需
研究地面水力测试中泵效随转速的的变化。下图为某泵的不同转速下的水力测试泵效曲
线，从曲线中可获得两点认识，一是转速越高，泵效越高；而是泵压差越大，转速对泵
效的影响越显著。
GLB300-21泵不同转速下的泵效曲线
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
012345
泵压差（MPa）
泵效%
60转/分
80转/分
120转/分
150转/分
3.2 转速对漏失的影响的定量计算
通常泵工作压差与泵承压能力的关系用临界压差临界P来表示，我们将螺杆泵水力测
试中泵容积效率降到90％时所承受的压差定义为该泵的临界压差（临界P），其值与泵定
转子过赢成正比。
为了定量的分析转速对泵漏失的影响，我们将其影响归结为转速对临界压差的影
响，经过相关数据分析与拟合，得出转速与临界压差影响关系可用下式体现：
)100(024.01nkP临界
（公式1）
式中： -----泵的定转子过盈值
，（mm）
n
------泵转速，（r/min）
通过对大量泵水力测试数据的统计与分析，我们拟合出漏失影响的泵效计算公式
为：
在泵压差<临界压差时：
%100)1.01(P
P
临界
（公式2）
在泵压差>临界压差时:
%10081.0)(PPa
临界
（公式3）
式中：a 为与临界压差有关的变量（拟和取值为0.12）
P
-----泵工作压差，（Mpa）
3.3 转速对井下泵漏失的影响分析
通过上节分析可知，只有当泵的工作压差大于临界压差时，及漏失量达到一定规模
时，转速对漏失的影响才会显著。而在井下泵的实际工作中，由于溶胀等因数的导致过
盈增大，多数情况下都是临界压差大于泵的工作压差，而此时井下泵的漏失量受转速的
影响幅度不大。
4 泵充满度与转速的关系分析
在地面进行的水力测试中，由于液体为水或机械油，粘度低，流动性好，所以在
转速高时也能将泵空腔及时充满，而在井下泵的工作中，转速越高使流动性较差的原油
越难以及时充满泵空腔，使泵效下降。
影响泵充满度的因素除了转速外，还有原油粘度、含水、沉没度等，通过数据拟合
得出的泵充满度影响泵效的理论计算公式如下：
nPfcmw460500)3.05
(
)100/1(30
30
25.0
（公式4）
式中 -----原油粘度；
n -----泵转速；
w
f
-----含水率；
cm
P
-----沉没压力；
转速对泵充满度的影响曲线
60
65
70
75
80
85
60708090100110120130140
转速（r/min）
泵充满度%
5 转速对泵效的综合影响分析与应用
5.1 转速对泵效的综合影响计算
应用上面所述公式，我们将以一口井下泵过盈0.5mm，工作压差5Mpa的油井进行不
同转速下的泵效计算，其影响关系如下表：
转速对泵效的影响
50
60
70
80
90
100
60708090100110120130140
转速（r/min）
泵效%
充满度影响
漏失影响
综合影响
由此可见，转速对泵效的综合影响为反比关系，即转速越高，泵效越低。
5.2 现场实际应用效果
根据以上研究结果，我们将一些小泵高转速的螺杆泵井实施了换大泵调低转速的工
艺措施，其平均泵效提高了4.7%，措施效果明显。
井号
转速(r/min) 产液量（t/d） 泵效% 动液面（m） 系统效率（%）
调整前 调整后 调整前 调整后 调整前 调整后 调整前 调整后 调整前 调整后
实验井1 112 90 25.4 30.8 52.5 59.4 627.9 647.2 20.2 22.8
实验井2 106 70 14.7 16.9 48.2 55.9 426.8 413.2 16.3 20.6
实验井3 120 60 7.3 6.5 35.2 37.6 856.3 877.9 12.3 16.8
实验井4 100 70 38.0 49.3 52.8 61.1 268.3 517.4 28.3 32.5
实验井5 102 75 10.6 27.4 60.1 63.4 120.4 495.0 10.9 19.4
实验井6 120 65 11.3 12.5 32.7 33.4 484.8 459.1 15.2 14.8
实验井7 90 60 34.3 39.9 52.9 57.7 687.3 702.3 25.2 30.1
实验井8 110 75 30.4 27.8 48.0 51.5 852.2 783.4 22.6 26.4
平均值 107.5 70.63 21.5 26.4 47.8 52.5 540.5 611.9 18.9 22.9
6 结论
6.1 转速对泵效的综合影响为反比关系，即转速越低，泵效越高。
6.2合理增大泵排量、降低转速不仅可以提高螺杆泵井泵效，而且能降低能耗、提
高系统效率、减少杆泵的磨损、延长检泵周期。