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1、1螺螺杆杆泵泵配配套套技技术术及及采采油油基基础础知知识识2目 录一、 螺杆泵工作原理及组成二、 螺杆泵工作特性分析三、 螺杆泵采油配套工艺技术四、 螺杆泵井下作业施工操作规程五、 螺杆泵维护与管理操作规程3概述概述 :1、螺杆泵的发展过程、螺杆泵的发展过程螺杆泵的发展历史较长，在上世纪螺杆泵的发展历史较长，在上世纪 20 年代中期法国人勒内年代中期法国人勒内 .莫莫依诺发明设计的这种泵。他开始时是设想一种旋转压缩机，在设计依诺发明设计的这种泵。他开始时是设想一种旋转压缩机，在设计过程中创造出一种旋转机械用于改变流体压力，称它为腔式压缩机。过程中创造出一种旋转机械用于改变流体压力，称它为腔式压
2、缩机。他的目的是要在泵、压缩机械或马达中使用这种腔式压缩机。他的目的是要在泵、压缩机械或马达中使用这种腔式压缩机。在上世纪在上世纪 30 年代初期，莫依诺原理获得专利权，很快便有三家年代初期，莫依诺原理获得专利权，很快便有三家公司：法国的公司：法国的 PCM 泵公司、英国的泵公司、英国的 moyno 泵有限责任公司以及美泵有限责任公司以及美国国 kois &myers 公司生产螺杆泵。随后几年内，其他一些小公司也很公司生产螺杆泵。随后几年内，其他一些小公司也很快制造出莫依诺原理的其他副产品。申请专利后，在许多工业中莫快制造出莫依诺原理的其他副产品。申请专利后，在许多工业中莫依诺原理得到了广泛的
3、应用。作为一种泵，几乎在一切工业领域依诺原理得到了广泛的应用。作为一种泵，几乎在一切工业领域（化学、煤炭、机械制造、矿业、造纸、石油、纺织、烟草、水及（化学、煤炭、机械制造、矿业、造纸、石油、纺织、烟草、水及废水处理）都得到了应用。在石油行业中，作为地面传输泵使用已废水处理）都得到了应用。在石油行业中，作为地面传输泵使用已超过了超过了 50 年。年。在上世纪在上世纪 50 年代中期，螺杆泵的原理被应用于水利马达，这是年代中期，螺杆泵的原理被应用于水利马达，这是反用螺杆泵的功能。这种装置不是泵抽流体，而是用流体驱动它转反用螺杆泵的功能。这种装置不是泵抽流体，而是用流体驱动它转动。用钻井泥浆或其他
4、流体驱动螺杆泵转子，它变成了钻井的原动动。用钻井泥浆或其他流体驱动螺杆泵转子，它变成了钻井的原动机。现在的莫依诺原理已广泛的应用于钻井工业中。机。现在的莫依诺原理已广泛的应用于钻井工业中。80 年代初期，螺杆泵被用作使用工业中的人工的举升设备，美年代初期，螺杆泵被用作使用工业中的人工的举升设备，美国与加拿大公司率先在石油工业中把莫依诺原理用于人工举升。他国与加拿大公司率先在石油工业中把莫依诺原理用于人工举升。他们是首批螺杆泵制造厂商，把螺杆泵作为一种代替常规举升工艺的们是首批螺杆泵制造厂商，把螺杆泵作为一种代替常规举升工艺的替代技术推向市场，并在替代技术推向市场，并在 90 年代中期起，得到广
5、泛的应用。大庆油年代中期起，得到广泛的应用。大庆油田是在田是在 83 年开始引进和研制地面驱动井下螺杆泵，在年开始引进和研制地面驱动井下螺杆泵，在 94 年开始大年开始大力推广螺杆泵的采油技术，到上个世纪末国内已有力推广螺杆泵的采油技术，到上个世纪末国内已有 30 余家生产厂商，余家生产厂商，4许多技术也逐步走向成熟，每年都有一些新工艺技术进入应用领域。许多技术也逐步走向成熟，每年都有一些新工艺技术进入应用领域。一、螺杆泵工作原理及组成：一、螺杆泵工作原理及组成：1、 螺杆泵工作原理：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
6、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，从而实现举升液体的作用2、 螺杆泵的组成：1）电控部分：螺杆泵井的控制部分，控制电机的起、停。2）地面部分：（驱动装置、及驱动头）是把动力传给井下泵转子使转子实现行星运动，实现抽汲原油的机械装置。3）井下部分：定子和转子。4）配套工具部分：（1） 、专用井口（2） 、抽油杆扶整器（3） 、油管扶整器（4） 、抽油杆防倒转装置（5） 、油管防脱装置53、 专用井口：简化了采油树，使用、维修、保养方便。同时曾强了专用井口：简化了采油树，使用、维修、保养方便。同时
7、曾强了井口强度，减小了地面驱动装置的震动，起到了保护光杆和换盘根井口强度，减小了地面驱动装置的震动，起到了保护光杆和换盘根密封井口的作用。密封井口的作用。特殊光杆：强度大、防断裂、光洁度高，使用寿命长、特殊光杆：强度大、防断裂、光洁度高，使用寿命长、有利于井口的密封。有利于井口的密封。4、螺杆泵型号的表示方法：主要用螺杆泵的排量和级数来表示：例如：GLB1100-12 GLB-杆式驱动井下单螺杆泵1100-泵每转排量 800 毫升12-泵的总级数为 12 级5、螺杆泵理论排量公式：例如： GLB1100-12 单螺杆泵 实际转速 n=100 转/ 分理论排量公式：Q=1100*100*1440
8、*10 -6=161.6 m3/d；二、螺杆泵工作特性分析：1、 影响螺杆泵工作特性的几个因素：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，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。 2、影响螺杆泵使用寿命的主要因素：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： 定、转子的加工精度及表面光洁度； 定子橡胶的耐温、耐油、耐气浸性能； 定6子橡胶与金属外套的粘结强度； 定子内腔及转子的直线度； 定、转子间合理过盈量的选择； 转子合理转速的确定。
9、三、螺杆泵采油配套工艺技术：1、 选井、选泵技术。2、检测技术：由于螺杆泵本身结构材质以及加工工艺的复杂性，致使螺杆泵的工作特性的稳定性、互换性较差，所以在螺杆泵下井前必须对其工作特性及其加工质量进行全面检测。通过检测可以有效地避免不合格产品下井，同时为螺杆泵的选井、选泵提供技术依据，也为设计参数选择、制造工艺改进提供主要的基础依据。2、 管柱、杆柱防脱及扶正技术 3、管柱防脱技术：因为螺杆泵的转子在定子内顺时针转动，工作负载直接表现为扭矩，转子扭矩作用在定子上，定子的扭矩会使上部的正扣油管倒扣造成管柱脱扣，所以螺杆泵的管柱必须实行防脱措施。可靠的防脱措施有两种：锚定工具、反扣油管。4、 杆柱
10、防脱技术：杆柱防脱技术：抽油杆柱脱扣机理分析：负载扭矩过大停机后杆柱高速反转造成抽油杆脱扣 A、螺杆泵采油井一旦发生蜡堵、结蜡严重或卡泵时，负载扭矩会明显加大，因而整个杆柱上贮存一定量的弹性变形能，一旦停机或过载停机，杆柱内贮存的弹性变形能要释放，从而造成杆柱高速反转，特别是杆柱上部即在弹性变形能释放后，在惯性力的作用下，要继续反转，从而会使杆柱丝扣联接处倒扣，造成杆柱脱扣。B、停机后油管内液体回流杆柱反转造成抽油杆脱扣如果螺杆泵采油井突然停机，而且油井动液面较深，那么停机后，螺杆泵7在管柱内的液力作用下，将驱动转子反转，带动杆柱反转脱扣。 C、转子在油套环空内的液力作用下转动，造成杆柱脱扣对
11、于那些产液能力较强并有一定自喷能力的螺杆泵井（指大排量螺杆泵而言） ，一旦停机，套压会很高，螺杆泵在油套环空液力的作用下，将驱动转子正向转动，而此时转子将带动杆柱正向转动，转子转动将使整个杆柱的螺纹联接处于倒扣状态，因而会造成杆柱脱扣。D、施工作业过程中造成杆柱脱扣在施工过程中，如果抽油杆联接螺纹上扣扭矩不够，当转子进入定子时，转子正转，从而会使转子上部抽油杆杆柱螺纹联接不紧处发生脱扣。 E、抽油杆柱离心力引起的脱扣、抽油杆柱离心力引起的脱扣抽油杆柱的初始偏心、质量不均及旋转运动使抽油杆柱产生一离心力，在离心力作用下，抽油杆接箍与油管内壁碰撞并产生横向振动。抽油杆柱防脱措施 A、螺杆泵应用葫芦
12、岛及天津大港拨差和楔键、螺杆泵应用葫芦岛及天津大港拨差和楔键式防脱抽油杆式防脱抽油杆 B、地面驱动装置机械防反装置：棘轮、棘爪形式。、地面驱动装置机械防反装置：棘轮、棘爪形式。C、 防脱器的应用。主要由心轴、轴套、楔块三部分组成，心轴采防脱器的应用。主要由心轴、轴套、楔块三部分组成，心轴采用偏心设计。杆柱正转时，心轴将楔块带入偏心小尺寸处，带动轴用偏心设计。杆柱正转时，心轴将楔块带入偏心小尺寸处，带动轴套一起旋转；反转时，心轴将楔块带入偏心大尺寸处，轴套与心轴套一起旋转；反转时，心轴将楔块带入偏心大尺寸处，轴套与心轴脱离，实现空转。倒扣扭矩；再次，由于杆柱失稳点减少，弯曲的脱离，实现空转。倒扣
13、扭矩；再次，由于杆柱失稳点减少，弯曲的挠度减小，附加弯矩降低，减小了抽油杆弯曲频率和横向运动幅度，挠度减小，附加弯矩降低，减小了抽油杆弯曲频率和横向运动幅度，杆柱的疲劳寿命得到延长。杆柱的疲劳寿命得到延长。5、管柱扶正技术、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。6、抽油杆扶正技术：、抽油杆扶正技术：抽油杆柱在油管内转动，杆柱的转动会引起井8口的振动及杆柱与管柱的摩擦，所以抽油杆柱必须实施扶正，特别是高转速的螺杆泵井。7、清防蜡工艺技术：、清防蜡工艺技术：热洗清蜡工艺是柱塞泵采油普遍采用的成熟技术
14、，对螺杆泵采油也同样适用，但因螺杆泵采油的特殊性其热洗工艺也略有不同。A、提转子与流程运行和空心转子等洗井措施。B、 加药清防蜡技术 。8、电控箱保护技术：、电控箱保护技术：A、常用的电流过载保护法：驱动电机的工作电流直接反映了工作、常用的电流过载保护法：驱动电机的工作电流直接反映了工作负载的大小，所以可在电器控制系统中设置过载保护电流，当工作负载的大小，所以可在电器控制系统中设置过载保护电流，当工作电流超过设定的过载保护电流时，驱动电机停止工作，实现过载保电流超过设定的过载保护电流时，驱动电机停止工作，实现过载保护。护。B、欠载保护技术、欠载保护技术 欠载保护技术只是针对螺杆泵井出现杆断、脱
15、扣、扣坏故障时为避免杆柱与管柱磨损而实施的一项保护技术。欠载保护也采用电流法，当驱动电机的工作电流接近驱动电机的空转电流时，自动停机实现欠载保护。9、故障诊断技术故障诊断方法及其故障特征故障诊断方法及其故障特征螺杆泵也同其它采油设备一样， 如果管理不当、工况不合理或产品质量有问题， 也会出现一系列故障。由于螺杆泵采油的特殊性，各类故障的特征反应和诊断方法同其它采油方式有所不同。螺杆泵采油井常见故障有抽油杆断脱、油管脱落、蜡堵、定子橡胶脱落等， 经过几年的实践摸索和理论探讨，总9结出如下诊断法：1）电流法：就是通过测试驱动器的电机工作电流根据电流的大小来诊断泵况的方法2） 蹩压法 蹩压法就是通过
16、关闭采油树回压闸门进行蹩压，观测井口油压和套压变化进行诊断井下泵况的方法. 3）扭矩法：扭矩法是通过测试光杆扭矩即螺杆泵工作扭矩来诊断泵况方法。光杆扭矩可以用光杆扭矩测试仪直接测得，也可以用测试驱动电机的有功功率与转速间接获得，还可以利用前文所述的数值模拟方法得到。4）经验法：由于螺杆泵的特殊性，加之故障形式又很复杂，如果仅）经验法：由于螺杆泵的特殊性，加之故障形式又很复杂，如果仅凭一种方法诊断某些故凭一种方法诊断某些故障，符合率还不会很高，所以实际诊断时，要凭现场工作多年的经障，符合率还不会很高，所以实际诊断时，要凭现场工作多年的经验进行综合诊断，验进行综合诊断，看起、停机时光杆旋转的力度、或用上述三种方法综合诊断。看起、停机时光杆旋转的力度、或用上述三种方法综合诊断。10、常见故障的处理方法、常见故障的处理方法 抽油杆断脱抽油杆断脱有 3 种情况，即杆断、杆脱、扣坏，一般情况 3 种形式很难区分，通常在处
