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1螺杆泵配套技术及采油基础知识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概概述述::11、、螺螺杆杆泵泵的的发发展展过过程程螺螺杆杆泵泵的的发发展展历历史史较较长长，，在在上上世世纪纪2200年年代代中中期期法法国国人人勒勒内内..莫莫依依诺诺发发明明设设计计的的这这种种泵泵。。他他开开始始时时是是设设想想一一种种旋旋转转压压缩缩机机，，在在设设计计过过程程中中创创造造出出一一种种旋旋转转机机械械用用于于改改变变流流体体压压力力，，称称它它为为腔腔式式压压缩缩机机。。他他的的目目的的是是要要在在泵泵、、压压缩缩机机械械或或马马达达中中使使用用这这种种腔腔式式压压缩缩机机。。在在上上世世纪纪3300年年代代初初期期，，莫莫依依诺诺原原理理获获得得专专利利权权，，很很快快便便有有三三家家公公司司：：法法国国的的PPCCMM泵泵公公司司、、英英国国的的mmooyynnoo泵泵有有限限责责任任公公司司以以及及美美国国kkooiiss&&mmyyeerrss公公司司生生产产螺螺杆杆泵泵。。随随后后几几年年内内，，其其他他一一些些小小公公司司也也很很快快制制造造出出莫莫依依诺诺原原理理的的其其他他副副产产品品。。申申请请专专利利后后，，在在许许多多工工业业中中莫莫依依诺诺原原理理得得到到了了广广泛泛的的应应用用。。作作为为一一种种泵泵，，几几乎乎在在一一切切工工业业领领域域（（化化学学、、煤煤炭炭、、机机械械制制造造、、矿矿业业、、造造纸纸、、石石油油、、纺纺织织、、烟烟草草、、水水及及废废水水处处理理））都都得得到到了了应应用用。。在在石石油油行行业业中中，，作作为为地地面面传传输输泵泵使使用用已已超超过过了了5500年年。。在在上上世世纪纪5500年年代代中中期期，，螺螺杆杆泵泵的的原原理理被被应应用用于于水水利利马马达达，，这这是是反反用用螺螺杆杆泵泵的的功功能能。。这这种种装装置置不不是是泵泵抽抽流流体体，，而而是是用用流流体体驱驱动动它它转转动动。。用用钻钻井井泥泥浆浆或或其其他他流流体体驱驱动动螺螺杆杆泵泵转转子子，，它它变变成成了了钻钻井井的的原原动动机机。。现现在在的的莫莫依依诺诺原原理理已已广广泛泛的的应应用用于于钻钻井井工工业业中中。。8800年年代代初初期期，，螺螺杆杆泵泵被被用用作作使使用用工工业业中中的的人人工工的的举举升升设设备备，，美美国国与与加加拿拿大大公公司司率率先先在在石石油油工工业业中中把把莫莫依依诺诺原原理理用用于于人人工工举举升升。。他他们们是是首首批批螺螺杆杆泵泵制制造造厂厂商商，，把把螺螺杆杆泵泵作作为为一一种种代代替替常常规规举举升升工工艺艺的的替替代代技技术术推推向向市市场场，，并并在在9900年年代代中中期期起起，，得得到到广广泛泛的的应应用用。。大大庆庆油油田田是是在在8833年年开开始始引引进进和和研研制制地地面面驱驱动动井井下下螺螺杆杆泵泵，，在在9944年年开开始始大大力力推推广广螺螺杆杆泵泵的的采采油油技技术术，，到到上上个个世世纪纪末末国国内内已已有有3300余余家家生生产产厂厂商商，，许许多多技技术术也也逐逐步步走走向向成成熟熟，，每每年年都都有有一一些些新新工工艺艺技技术术进进入入应应用用领领域域。。4一一、、螺螺杆杆泵泵工工作作原原理理及及组组成成：：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3、专专用用井井口口：：简简化化了了采采油油树树，，使使用用、、维维修修、、保保养养方方便便。。同同时时曾曾强强了了井井口口强强度度，，减减小小了了地地面面驱驱动动装装置置的的震震动动，，起起到到了了保保护护光光杆杆和和换换盘盘根根密密封封井井口口的的作作用用。。特特殊殊光光杆杆：：强强度度大大、、防防断断裂裂、、光光洁洁度度高高，，使使用用寿寿命命长长、、5有有利利于于井井口口的的密密封封。。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：GLB1100-12GLB----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*10-6=161.6m3/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：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。三、螺杆泵采油配套工艺技术：1、选井、选泵技术。62、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。44、、杆杆柱柱防防脱脱技技术术：：①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7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。EE、、抽抽油油杆杆柱柱离离心心力力引引起起的的脱脱扣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。②抽油杆柱防脱措施AA、、螺螺杆杆泵泵应应用用葫葫芦芦岛岛及及天天津津大大港港拨拨差差和和楔楔键键式式防防脱脱抽抽油油杆杆BB、、地地面面驱驱动动装装置置机机械械防防反反装装置置：：棘棘轮轮、、棘棘爪爪形形式式。。C、防防脱脱器器的的应应用用。。主主要要由由心心轴轴、、轴轴套套、、楔楔块块三三部部分分组组成成，，心心轴轴采采用用偏偏心心设设计计。。杆杆柱柱正正转转时时，，心心轴轴将将楔楔块块带带入入偏偏心心小小尺尺寸寸处处，，带带动动轴轴套套一一起起旋旋转转；；反反转转时时，，心心轴轴将将楔楔块块带带入入偏偏心心大大尺尺寸寸处处，，轴轴套套与与心心轴轴脱脱离离，，实实现现空空转转。。倒倒扣扣扭扭矩矩；；再再次次，，由由于于杆杆柱柱失失稳稳点点减减少少，，弯弯曲曲的的挠挠度度减减小小，，附附加加弯弯矩矩降降低低，，减减小小了了抽抽油油杆杆弯弯曲曲频频率率和和横横向向运运动动幅幅度度，，杆杆柱柱的的疲疲劳劳寿寿命命得得到到延延长长。。55、、管管柱柱扶扶正正技技术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。66、、抽抽油油杆杆扶扶正正技技术术：：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。877、、清清防防蜡蜡工工艺艺技技术术：：热洗清蜡工艺是柱塞泵采油普遍采用的成熟技术，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。。88、、电电控控箱箱保保护护技技术术：：AA、、常常用用的的电电流流过过载载保保护护法法：：驱驱动动电电机机的的工工作作电电流流直直接接反反映映了了工工作作负负载载的的大大小小，，所所以以可可在在电电器器控控制制系系统统中中设设置置过过载载保保护护电电流流，，当当工工作作电电流流超超过过设设定定的的过过载载保保护护电电流流时时，，驱驱动动电电机机停停止止工工作作，，实实现现过过载载保保护护。。BB、、欠欠载载保保护护技技术术欠载保护技术只是针对螺杆泵井出现杆断、脱扣、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、故障诊断技术故故障障诊诊断断方方法法及及其其故故障障特特征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92）蹩压法蹩压法就是通过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。44））经经验验法法：：由由于于螺螺杆杆泵泵的的特特殊殊性性，，加加之之故故障障形形式式又又很很复复杂杂，，如如果果仅仅凭凭一一种种方方法法诊诊断断某某些些故故障障，，符符合合率率还还不不会会很很高高，，所所以以实实际际诊诊断断时时，，要要凭凭现现场场工工作作多多年年的的经经验验进进行行综综合合诊诊断断，，看看起起、、停停机机时时光光杆杆旋旋转转的的力力度度、、或或用用上上述述三三种种方方法法综综合合诊诊断断。。1100、、常常见见故故障障的的处处理理方方法法①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，通常在处理这类事故时，普通扣型抽油杆首先按脱扣来处理，上吊车下放杆柱进行对扣，如果是脱扣，这样处理成功率较高，对扣不成功，只有动杆柱，起出杆柱视断脱情况下打捞工具打捞余下杆柱，打捞再不成功，只有动管柱起出所有杆柱，重新作业。②油管脱落油管脱落的