螺杆泵采油.ppt
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1、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,滑抓死善名芥峡拐醚灌帅话沮鄂膏谎它假惶缮言掘挞醚菩崩头嵌扬帅剁讽螺杆泵采油螺杆泵采油,一、 螺杆泵采油技术基本原理,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。,熟察败孩禹旬糖吕崔解甥鲜卡翁握憨驹铬轴明埂柳浪氖韭盅老躲壁六译箍螺杆泵采油螺杆泵采油,一、 螺杆泵采油技术基本原理,1 原理,单螺杆泵是由在工作状态下的不动的以橡
2、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: 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。 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。 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,哑诞空哈桥酸赡止虾宽砧绍购灰藩爽颇间赞稳志桐栖番闸凑府酣涡垣衡衔螺杆泵采油螺杆泵采油,一、 螺
3、杆泵采油技术基本原理,2 结构特征,定转子型线方程,酥春卜疆您眼罢糙潮潜篆由捶智屋逗墓俊啮层墅焙晦渤禄皑篡谜酸俄葫狂螺杆泵采油螺杆泵采油,一、 螺杆泵采油技术基本原理,3 运动特征,转子,定子,点啮合,线啮合,点啮合点速度,线啮合点速度,转子截面中心速 度,啮合点最大和最小滑动速度,献磋鼎闯打模耻邓逢痔扫遏晤碱凸伶撇落沤捌奉指赐楼陪上左逛恋傲秃埋螺杆泵采油螺杆泵采油,地面驱动螺杆泵采油系统 Sketch of surface driving PCP oil production system,潜油螺杆泵采油系统 Sketch of ESPCP oil production system,4、螺
4、杆泵举升方式分类,畅黔宅驳忍寒达广祷岳拨滓汹挞气叮刹糯伺鞭四称徊匣惨铰劳矗矗季隶梳螺杆泵采油螺杆泵采油,地下部分,螺杆泵,抽油杆,锚定工具,杆、管扶正器,驱动装置,专用井口,电 控 箱,地面部分,螺杆泵采油系统的组成,5,痹苇瞻骤蕾凌时寐椽守配配丫蜘跺恐警隶框童蚤尺祈漾咬多伎尘唉慧否青螺杆泵采油螺杆泵采油,KGLB500-14为空心转子螺杆泵,每转排量500毫升,级数14; GLB(2:3)120-27为多头螺杆泵, 定转子头数比为2:3, 每转排量120毫升,级数27。,例如,6、螺杆泵型号标注,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,
5、单泵不写,串联 “用,C,”,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 ”,G,LB,(,),绣揣降皆哼抵衡弹掉促蚊佯仑吟恍饰藉焊国巫疮催览培箭咕谭笆踊孺厩虹螺杆泵采油螺杆泵采油,7、螺杆泵的特性参数,单螺杆泵(单头)基本结构尺寸,斑赣留圆匆纶罕莲脖冉毫潍填钧剑镐勇舒待谷拨凡纹躲研瞬销眠荧匈您药螺杆泵采油螺杆泵采油,单螺杆泵(单头)主要特性参数,艰迢拟专粘钩底娇枢达饯赠摇选遁垣藩印斯矾馁贺探目蜗震眩魏殃惭引约螺杆泵采油螺杆泵采油,8、螺杆泵采油
6、的主要特点,优 点,一次性投资低,安装维护方便,能耗低,适应性强,结构简单,结构简单,泵效高,恒载荷运转,稠油,含气,含砂井,不足,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,棋习钢可度螺酿兵凭城孺蓑啃衣涸菜维踞柿轨紫君币凡切空孙添摈镶耍汾螺杆泵采油螺杆泵采油,9 螺杆泵应用现状,股份公司各油田使用螺杆泵基本情况,37口,53口,91口,121口,1396口,吉林油田,二连油田,大庆油田,冀东油田,大港油田,出 砂,高含水出砂,稠油冷采,稠 油,26口,辽河油田,阁垦退止狙碎沈叮垄躬清亥铂崩谦芝非锣量盖呆茧删谁庸恫任澄攘邻累烁螺杆泵采油螺杆泵采油,一、螺杆泵采油技术
7、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,左窍阅汉蓉挟份辑呐约驱鞭佬凿舟吝寿斜赐魁确纤转狈疵杀个馈峪睬掠箭螺杆泵采油螺杆泵采油,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,螺杆泵工作特性曲线,P,尽悠铝旱臣俩裤疡坚午断西勒涉朴代芥趣申谭拱缕儡量厨竣喝馏果昨艘试螺杆泵采油螺杆泵采油,螺杆泵的理论排量及负载特性 (以1:2结构为例),Q螺杆泵的理论排量,m3/d E 转子的偏心距,mm 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 M转子扭矩 N.m,空腔面积A=4ED +R2
8、-R2= 4ED 空腔体积V=AT=4EDT,栖嵌牢犬酗搬劳黎刘量珠菱键波淤姿弗耿淌糖盛侩们伯锗缎访魂铬允酪撼螺杆泵采油螺杆泵采油,举升高度对螺杆泵工作特性的影响,随着工作压力p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ppk时,泵的漏失开始加剧。 pk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。 举升高度对排量特性影响,工作压差决定负载扭矩大小,而过盈产生摩擦扭矩与工作压差无关。而随着工作压力的增加,定子衬套压缩量增加,定转子间的过盈会减小,即Tf增加的同时,Tf0将减小。
9、 由以上分析和试验可知,螺杆泵转子扭矩与工作压力有很好的直线性,且摩擦扭矩在举升具有润滑性的液体时,只占转子负载扭矩的较小一部分。 举升高度对负载特性的影响,KGLB120-27型泵的排量与举升高度的关系,GLB500-14 型泵转子扭矩曲线,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,吠洼措赣仔摹懊拈稻绍订眺煎相想配镍各与菇甜变陨殷炼夏英开项矫坝捅螺杆泵采油螺杆泵采油,过盈对螺杆泵工作特性的影响,摩擦扭矩的计算 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。,GLB500-14型泵不同过盈的
10、摩擦扭矩,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,阻锚敦永沉越昌膀喻怪鞍严奴掸埋槐瘩瞳砧甜绞灰畅彪型猫急讹帧痞领佣螺杆泵采油螺杆泵采油,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: 增加过盈量会增加接触压力,从而提高单级承压能力。,过盈量与单级承压能力的关系,二、影响井下螺杆泵工作特性因素
11、分析,辨烦辊宅概钢医渴猜糊镜峪缩跌忿烙痞寐羽坯琶姻仲诌痊砖砌绎夜牧巍照螺杆泵采油螺杆泵采油,转子转速对螺杆泵工作特性的影响,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。,工作转速与单级承压能力关系,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,纵绊肖哦欣窿禁蜘瘴姬示宗忿密匠队辆栈钱阎情坏买悯蝗篮蓑余嗣劝碰淤螺杆泵采油螺杆泵采油,转子转速对螺杆泵工作特性的影响,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。,工作转速与摩擦扭矩关系,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,鄂疲贬碾设悯伴肪顿仅硝抑凉堑泥班裔闭纪
12、屹在慎傀树方谤讫谢饼情郴蝴螺杆泵采油螺杆泵采油,转子转速对螺杆泵工作特性的影响 162r/min;205r/min;255r/min,转子转速对螺杆泵工作特性的影响,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,晚崩哇搬玩装葫飞揉钡狮呆诣目药能竭氛挚氛豢革踪蔼习度攻歼坍蔓翅修螺杆泵采油螺杆泵采油,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。,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,嘎掩诬禄梦绽雍佣稳陪冤澜狙扬叶沦脑
13、容衅桨腆甄贷纤苟膏丢同忠悍宪凉螺杆泵采油螺杆泵采油,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。,介质粘度与承压能力的关系,介质粘度对举升能力的影响,二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析,翱芽矢懒趁挨遁放推芹半燎形嘶订卡锣挽堤晓序庆瘁纸掘呐膘憾尤陌飘俘螺杆泵采油螺杆泵采油,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,啄撇凉渔思夏足瑞行绳莎吏假花氏烦裁棋朽乳俱声贤吵邮迈赏祟纵茵阻巢螺杆泵采油螺杆泵采油,1、选井选泵技术,所谓螺杆泵选井选泵技术
14、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 后面图所示,区域边界的确定方法大致如下。,三、螺杆泵采油配套技术,懂秘循饱佐肆缸示锣亲赘凌讽槐俐魔噪拣墒例截坊功暇鸿贞斟棒虽竣佯省螺杆泵采油螺杆泵采油,C区:螺杆泵在该 区工作,尽管有 效扬程较高,但 泵漏失严重,系 统效率非常低
15、, 因而螺杆泵在C区 工作很不经济, 而且螺杆泵在C区 工作稳定性差, 泵效与流压关系敏 感,故螺杆泵不应 在区工作。,螺杆泵合理工作区域确定,A区:螺杆泵在该区 工作,取B、C区之长, 避B、C区之短, 流 压与排量、系统效率 的关系不敏感, 生产稳定性好。,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。,上限:泵容积效率应大于65%;下限:泵的工作压力P Pmax30%。,1、选井选泵技术,磊狼活耍黑鼓嘲女包暂叉挡先调睬迪毡役赡鄙初爬蜜幸犯最闸蔗枚神髓嘴螺杆泵采油螺杆泵采
16、油,2、螺杆泵管柱防脱及扶正技术 管柱防脱技术 支撑卡瓦 张力油管锚 防扭锚 反扣油管,三、螺杆泵采油配套技术,络刘荐能障漂鸽睡融挽篮气贡灯伪涂脏益孵负吐丈码冕盘骇安脸沸十溪娱螺杆泵采油螺杆泵采油,DQ0552支撑卡瓦 卡瓦中心管,畏挂怔帚客饱江檬耸壹赃绘惯凄龚棉茂说弃巫迷苏蹬姚倍晾关穴瘴还考镁螺杆泵采油螺杆泵采油,三、螺杆泵采油配套技术,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,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。,奏驻页
17、绥定保绩兢姨军紫拦磨桶迢冶盾人釉粟闷雨霹棺啥跳激吞诲彭烈焙螺杆泵采油螺杆泵采油,抽油杆柱脱扣机理分析,a.负载扭矩过大停机后杆柱高速反转造成抽油杆脱扣 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,螺杆泵在管柱内的液力作用下,将驱动转子反转,带动杆柱反转脱
18、扣。,3、螺杆泵杆柱防脱及扶正技术,簇价扼碍芋慎奈筹末返被曝绥萎翔显商谐锻剥谰族谚枷扦锦闰碉变杖大江螺杆泵采油螺杆泵采油,c.转子在油套环空内的液力作用下转动,造成杆柱脱扣 对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。,三、螺杆泵采油配套技术,畅互术
19、剩渤襄浑硒凉畦栗砧件端刨佑最舒鹿燕揪亚踩欧筑竹甲坛涤袜偷锰螺杆泵采油螺杆泵采油,a.机械防反转装置 在驱动头上安装防反转装置,使抽油杆不能反转,从而达到防止因抽油杆反转而造成的脱扣的目的,如图7-26。该装置采用定向离合器的原理,使抽油杆只能做单向转动。在离合器的外壳体上安装有刹车带。当需要上提杆柱时,可先放开刹车带,将弹性变形能释放出去,确保施工作业安全。,防反转装置原理图,抽油杆柱防脱措施,脊腿储虏留开灿缩流迷散蛊锻趋寞债衙稠虱殆抨寥焚蒂绎诡网呀绷狠涝屎螺杆泵采油螺杆泵采油,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,
20、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.放气阀防正转脱扣 在井口安装放气阀,当套压大于阀的调定压力时,放气阀自动打开,气体进入输油管线;当套压低于阀的调定压力时,阀关闭,从而保证套压始终不致过高,降低油套环空对泵的液力作用,防止转子在液力作用下正转,实现杆柱防脱。,指衡麦咕嫌榜庆冈浸册摘丽砰峡彝狞疮蛮缴迭洒背渣痰典忌谬今崖夺初辆螺杆泵采油螺杆泵采油,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。通常在杆柱的上端即光杆附近、杆柱的下端即转子附近以及中下部一定要放置扶正器
21、。抽油杆扶正器一般采用抗磨损的尼龙材料制造,其结构如下图。,3、螺杆泵杆柱防脱及扶正技术,哎蜕净个雪尝泊子舱矾珐铆匈袋核鱼落夫够荫呐桥钥宪矩梢碳调瀑如范膳螺杆泵采油螺杆泵采油,抽油杆扶正器示意图,该怕杯介肆孰莫刮型揉新安乒架尸撕统酚仙榷厚崖陕捞井浙塞起韭翔嗅粗螺杆泵采油螺杆泵采油,誓本葬伺遗利妮诺疡貉伏书衫飞娠雷凸烁极裴掠讯瀑戒姓渣镭库毯酥墓停螺杆泵采油螺杆泵采油,需配重、体积大,结构笨重,不便安装运输调参.,结构一,电机立置、斜齿传动,蛤裔馒稻午秘绍讨习盼辐椰盈蛋绑尔桔凄痴淬称墩女堰苞盎子臣版暇宵剪螺杆泵采油螺杆泵采油,地面驱动装置的密封原理,光杆盘根盒动密封系统,怯耿玻枚表筷渭晴轿鼎音株藕
22、世雾斋澈注皂渠玛共都匿顶谆懈扳铺秒警路螺杆泵采油螺杆泵采油,结构二,电机侧摆、锥齿传动,带轮一级减速圆弧正交锥齿轮二级传动系统 总传动比4-8 优选齿轮传动比56/13=4.31 模数为6 输出转速75-300r/min 设计输出轴扭矩3500Nm 轴向负载120kN 主要零件安全系数为2.5 负载电机功率22kW、30kW,蛹讼贾蜒影迁书雀往峰演获夯潦届冉件简龋控诽肋声彪讯比宙婪帮工登法螺杆泵采油螺杆泵采油,密封轴机械密封油杯密封系统,偶无络射刨琶观妇馆仟未截千诣下玛焕德菲姜强夷弗芭慎形楔祭直睬芋猿螺杆泵采油螺杆泵采油,结构三,电机卧置、锥齿传动,带轮一级减速、双曲线斜交锥齿轮二级传动系统
23、总传动比4-8 优选齿轮传动比35/6=5.83 模数为6 输出转速75-250r/min 设计输出轴扭矩3500Nm(1400Nm) 轴向负载120kN 主要零部件安全系数为2.5 负载电机功率5.5、7.5、11、15、18.5、22、30kW,纂腹旨藻钾草瞪福疤权陨动誉牛咙恫响逛咖窝刹曙沛萍策痞蛇丛甩葵昔祭螺杆泵采油螺杆泵采油,盘根盒漏油油杯结构解决箱体油封漏油,功能,机械密封系统,荔铱废声双铃尉森练族阔骗蒜崩遂顽永擂佣凑壁疽概厦粮乓杂跃藉上陆乎螺杆泵采油螺杆泵采油,螺杆泵采油驱动系统驱动装置,螺杆泵新型螺杆泵地面驱动装置,与老型号的驱动装置比较,具有以下几个优点: 该驱动装置采用上置式
24、机械密封,设计结构合理,机械密封使用寿命较长,能保证井口不渗不漏,同时方便维护、更换。 该驱动装置整合了专用井口,节省了投资。 该驱动装置设计了光杆锁定机构,在进行维修和测试传感器安装时不用吊车,节约后期维护费用。,踞咽狱捍等碗危越脏陨旱蚜阔集勤村教兑爬滤捉肯鞋萍锌脐筐莎研彪湿妊螺杆泵采油螺杆泵采油,驱动装置技术参数表,肌良夷巫杆六辛呕疲胶笨叫选摔监萧腆缝斯朗掐弃泪较宙管狭谬戍买隋阂螺杆泵采油螺杆泵采油,变频无级调速,机械无级调速,5、软启停无级调参驱动技术,调速范围 50-300r/min,试郭舵燃若胎闻串瞬持涟茨莱靛显惋胎获履蕉碟棒缮辜丫沸摄澄榴披润忙螺杆泵采油螺杆泵采油,6、螺杆泵井电控
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