螺杆泵井的选泵与单井设计课件.ppt

1、h1螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计h2 根据油井产能大小合理选择泵型，根据油井产能大小合理选择泵型，使其满足油井排量、举升扬程的需要，使其满足油井排量、举升扬程的需要，油井供排达到协调，确保螺杆泵采油系油井供排达到协调，确保螺杆泵采油系统长寿命高效运行。统长寿命高效运行。螺杆泵井单井选泵螺杆泵井单井选泵螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计h3选泵遵循的原则是什么？选泵遵循的原则是什么？ (1)泵工作点在最佳工作区域内,获得较高的机械效率； (2）应满足油田开发方案的要求,把流压抽到规定的范围内； （3）在泵的压头、排量足够的前提下，尽量增加下泵深度，尽量降低流压，

2、放大生产压差，提高油井产量； （4）在油井条件确定后，泵的压头、排量不能超过的太多，否则螺杆泵工作点离开最佳工作区域； （5）气液比较大的井，应采取套管放气，尽量增加下泵深度，减小气体影响程度；h4 （6）螺杆泵在排量、压头、抽油杆扭矩、径向尺寸满足的条件下，一般采用80100r/min；在其它条件受到约束时，可通过提高泵的转速，以提高泵的排量和压头； （7）当油井地层条件发生变化时，可通过调整系统参数来适应。 另外，螺杆泵的最大外径，应满足在套管内起下顺利。转子另外，螺杆泵的最大外径，应满足在套管内起下顺利。转子应能顺利通过油管，转子旋转时，最大直径不应磨油管。应能顺利通过油管，转子旋转时，

3、最大直径不应磨油管。选泵遵循的原则是什么？选泵遵循的原则是什么？h5螺杆泵井单井选泵步骤螺杆泵井单井选泵步骤1、确定满足实际液量要求的泵型2、确定满足实际扬程要求的泵级数3、确定适合的转速4、确定泵的基本参数5、泵型及整体参数的选择实现对泵型的优化选择螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计h6 当泵吸入口压力低于原油饱和压力时，原油脱出的游离当泵吸入口压力低于原油饱和压力时，原油脱出的游离气在螺杆泵腔内占据一定的空间，使液体的容积效率降低。气在螺杆泵腔内占据一定的空间，使液体的容积效率降低。wwwobhbbpoowwowrffrZPTPPPRrBrfrf)1 (288273)1 (1

4、泵吸容 螺杆泵的容积效率，小数； 原油体积系数，m3 /m3； 原油生产油气比，m3 /m3；Z 天然气压缩因子； 油井综合含水率，小数。 、 分别表示抽汲的原油、地层水重度，t/m3；Th泵泵挂处的温度，。 容容neDTQQth5760容oBpRwforwr1 12 21 1、螺杆泵的螺杆泵的实际排量计算实际排量计算泵口压力低于原油饱和压力时：泵口压力低于原油饱和压力时：在泵口压力高于原油饱和压力时：在泵口压力高于原油饱和压力时：容thQQh72 2 、 确 定 满 足 实 际 扬 程 要 求 的 泵 级 数、 确 定 满 足 实 际 扬 程 要 求 的 泵 级 数 螺杆泵下泵深度越大，所需

5、泵的举升压头越大，对螺杆泵级数螺杆泵下泵深度越大，所需泵的举升压头越大，对螺杆泵级数要求就越多。计算式为：要求就越多。计算式为：451002dikPPLZ 螺杆泵定子级数，级；螺杆泵定子级数，级； 螺杆泵单级承压能力，螺杆泵单级承压能力，m； 地面输油管线回压地面输油管线回压, MPa; 动液面深度，动液面深度，m；ikPdPLh8 在高含砂油井，磨损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。在普通油井，泵寿命决定于定子橡胶的磨损和疲劳。由于定子和转子间有一定过盈值，转子在定子内旋转时，定子橡胶受到周期性压缩，产生摩擦

6、面的自动升温和疲劳。摩擦面的自动升温，加快了橡胶分子链的重新组合，使弹性模量减小，从而降低疲劳特性及金属套和橡胶结合面上粘接强度，自动升温值和压缩疲劳是转速的函数，随转速的增加而增加，因此降低泵的转速是合理的。 近年来设计的地面驱动采油螺杆泵，最高转速均在120r/min120r/min左右，部分达到了左右，部分达到了200r/min200r/min以上以上, ,而最常用的转速为而最常用的转速为80-100r/min80-100r/min。3、 确定适合的转速确定适合的转速h9 给定的初始过盈值给定的初始过盈值1 1； 热膨胀造成的过盈值热膨胀造成的过盈值2 2( (由于井温一般高出室内温度，

7、定由于井温一般高出室内温度，定子外壳是钢套，衬里是橡胶，橡胶的热膨胀系数是钢的热膨胀子外壳是钢套，衬里是橡胶，橡胶的热膨胀系数是钢的热膨胀系数的系数的5050倍以上，不同的热膨胀系数使定子橡胶内腔变小，即倍以上，不同的热膨胀系数使定子橡胶内腔变小，即增加了过盈值增加了过盈值) )； 橡胶在原油中，尤其在高芳香烃原油中，会产生较大溶胀，橡胶在原油中，尤其在高芳香烃原油中，会产生较大溶胀，使定子内腔变小，这部分由溶胀造成的过盈值为使定子内腔变小，这部分由溶胀造成的过盈值为3 3 。因此，。因此，螺杆泵在井下工作时总过盈值螺杆泵在井下工作时总过盈值为：为：螺杆泵在井下工作时，其过盈值由三部分组成：螺

8、杆泵在井下工作时，其过盈值由三部分组成：=1+2+3 3124.14.1、过盈值的确定、过盈值的确定4 4、确定泵的基本参数、确定泵的基本参数h10 总过盈值应根据泵的外特性确定，热膨胀和油溶胀造成的过盈值2、3可用试验的方法求得。这样根据上式便可求出初始过盈值1。讨论这个问题的现实意义是：讨论这个问题的现实意义是：可以用改变转速的方法改变泵的最高压力点可以用改变转速的方法改变泵的最高压力点( (扬程扬程) )和最和最佳工作区域；另外，在某些场合，可用小过盈、高速运转实佳工作区域；另外，在某些场合，可用小过盈、高速运转实现高压头工作。一般来说：小排量螺杆泵过盈量为现高压头工作。一般来说：小排量

9、螺杆泵过盈量为.3.30.5 mm0.5 mm；大排量螺杆泵为；大排量螺杆泵为0.1-0.3 mm0.1-0.3 mm。h11螺杆泵定子橡胶对温度较敏感。螺杆泵定子橡胶对温度较敏感。温度越高，溶胀越大。更要注意的是温度越高，溶胀越大。更要注意的是温度越高，橡胶老化的速度越快，影温度越高，橡胶老化的速度越快，影响定子寿命。因此，不同井深的油井响定子寿命。因此，不同井深的油井要选择不同耐温级别的定子橡胶。要选择不同耐温级别的定子橡胶。4.24.2、确定定子橡胶耐温级别、确定定子橡胶耐温级别4 4、确定泵的基本参数、确定泵的基本参数h12 下泵深度对螺杆泵橡胶温下泵深度对螺杆泵橡胶温度要求计算式为：

10、度要求计算式为：)1001.0(10015naLtto 分别表示螺杆泵橡胶适应的分别表示螺杆泵橡胶适应的温度和地表四季平均温度，温度和地表四季平均温度，； 下泵深度，下泵深度，m； 螺杆泵转速，螺杆泵转速，r/min； 地温梯度，地温梯度，/100m。ott、La 还考虑了螺杆泵还考虑了螺杆泵运转自身生热，据经运转自身生热，据经验和室内实测，每举验和室内实测，每举升升100米，每米，每100转温转温度升高度升高1。当排量。当排量小于小于20%时，或小于时，或小于10%时，温升较快。时，温升较快。螺杆泵容积效率应大螺杆泵容积效率应大于于30%，否则长期运，否则长期运转会烧泵。转会烧泵。nh13

11、5 5、泵型选择及参数设计、泵型选择及参数设计 在螺杆泵应用在螺杆泵应用设计中，合理评价设计中，合理评价的指标是，工作点的指标是，工作点是否在最佳工作区。是否在最佳工作区。在设计螺杆泵时，在设计螺杆泵时，要找出它的最佳工要找出它的最佳工作区域，推荐给用作区域，推荐给用户。户。典型的螺杆泵外特性曲线典型的螺杆泵外特性曲线 1容积效率曲线;2机械效率曲线; 3总效率曲线 左则区域 最佳工作区域 右则区域 压力 1 2 3 容积效率，% h14 从上图中可以看出，泵的容积效率随压力升高而降低。因从上图中可以看出，泵的容积效率随压力升高而降低。因为在压力较低时，橡胶密封性能较好，液体漏失很少，转子和为

12、在压力较低时，橡胶密封性能较好，液体漏失很少，转子和定子橡胶几乎直接接触摩擦。由于橡胶的摩擦系数较大，摩擦定子橡胶几乎直接接触摩擦。由于橡胶的摩擦系数较大，摩擦损失也较大，机械效率低；当压力升高到有一些液体漏失时，损失也较大，机械效率低；当压力升高到有一些液体漏失时，容积效率缓慢降低，干摩擦变为有润滑的摩擦，机械效率升高；容积效率缓慢降低，干摩擦变为有润滑的摩擦，机械效率升高；当压力继续升高，有大量液体漏失时，容积效率开始大幅度下当压力继续升高，有大量液体漏失时，容积效率开始大幅度下降，定、转子间的摩擦变为液体之间的摩擦，摩擦损失很小，降，定、转子间的摩擦变为液体之间的摩擦，摩擦损失很小，机械

13、效率很高。螺杆泵总效率的高效区较宽，它的最高点大约机械效率很高。螺杆泵总效率的高效区较宽，它的最高点大约在容积效率曲线的拐弯处附近。在这一区域，泵开始被在容积效率曲线的拐弯处附近。在这一区域，泵开始被“击穿击穿”，容积效率开始急剧下降，但还不是大量下降，机械效率已接近容积效率开始急剧下降，但还不是大量下降，机械效率已接近最大值，总效率最高。这一区域为泵的最佳工作区域。泵在这最大值，总效率最高。这一区域为泵的最佳工作区域。泵在这一区域效率最高，而且寿命长。一区域效率最高，而且寿命长。h15 泵在井下工作时，若工作点落在容积效率曲线泵在井下工作时，若工作点落在容积效率曲线的右侧区域，泵的容积效率很

14、低，甚至抽不出油，的右侧区域，泵的容积效率很低，甚至抽不出油，失去了螺杆泵高效节能的优势。这种现象在现场使失去了螺杆泵高效节能的优势。这种现象在现场使用中时有发生。另一种情况是，泵的工作点落在容用中时有发生。另一种情况是，泵的工作点落在容积效率曲线左侧区域，这时虽然容积效率几乎为积效率曲线左侧区域，这时虽然容积效率几乎为100%100%，但润滑不充分，机械效率非常低，摩擦损失，但润滑不充分，机械效率非常低，摩擦损失很大，总效率也较低，而且易于使泵过早失效。很大，总效率也较低，而且易于使泵过早失效。 设计人员必须找出螺杆泵的最佳工作区域，推荐给现场设计人员必须找出螺杆泵的最佳工作区域，推荐给现场

15、使用人员，才能使螺杆泵得到合理的使用，减少故障，延长使用人员，才能使螺杆泵得到合理的使用，减少故障，延长泵的寿命。泵的寿命。 1容积效率曲线;2机械效率曲线; 3总效率曲线 左则区域 最佳工作区域 右则区域 压力 1 2 3 容积效率，% h16 现场实际应用中,根据现场实际经验，以上参数的选择确定一般按照以下原则进行:1、泵型选择应以待选择泵型在泵效75左右、转速80100转满足生产液量要求为宜；2、最大下泵深度选择时应考虑井口回压及液体沿程阻力影响，一般推荐最大下泵深度为泵理论扬程加100m（200方以上超大排量螺杆泵考虑杆柱强度情况，最大下泵深度受限）泵型泵型理论排量（理论排量（100转

16、转/分）分）考虑考虑75泵效泵效理论扬程理论扬程m推荐最大下泵深度推荐最大下泵深度转子最大径转子最大径mm120-3617.312.9751500160055LB230DT4033.1224.841800190054LB375DT405440.51800190058LB580DT2783.562.6251300140058LB800DT24115.286.41200130058LB1100-16158.4118.880090061LB1200DT14172.8129.670080062LB1400DT14201.6151.270080064LB1600-14230.4172.870080064

17、LB1600DT24230.4172.81200110062LB2000DT242882161200100067h17优选泵型及参数的原则是什么？优选泵型及参数的原则是什么？ 在油井下泵时选择思路有两个：在油井下泵时选择思路有两个：一种一种是由井选泵；另一种情况是由泵选井。是由井选泵；另一种情况是由泵选井。正常正常情况下是由井选泵，即在油井条件已知的情情况下是由井选泵，即在油井条件已知的情况下选泵，设计工作参数。况下选泵，设计工作参数。h18螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的设计目的是什么？螺杆泵井的设计目的是什么？ 一是一是要满足油井的产能需求，要满足油井的产能需求，

18、二是二是确保举升系统高效运行。确保举升系统高效运行。同时达到达到供排协调。同时达到达到供排协调。设计步骤设计步骤5、完成设计编写1、根据地质设计数据及要求确定是否适合使用螺杆泵否不允许下螺杆泵不允许下螺杆泵2、根据作业井史及井身数据情况确定是否适合使用螺杆泵否不允许下螺杆泵不允许下螺杆泵3、优选泵型及生产参数4、优选杆管配套h19螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计设计中关键数据设计中关键数据1、地质关键数据动液面情况 落实设计发出前半年内动液面的变化情况，确保动液面数据稳定可靠；对于液面波动较大和液面临时上升油井，不建议使用螺杆泵工艺。h20螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵

19、与单井设计设计中关键数据设计中关键数据1、地质关键数据动液面情况设计液量 与动液面结合，进行设计液量及动液面要求泵挂条件下泵型的初选，若无满足设计要求螺杆泵型号则不予下入螺杆泵。h21螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计设计中关键数据设计中关键数据1、地质关键数据静液面情况 落实油井停井后的静液面情况，看液面是否恢复，不恢复的话应采取相应治理措施，否则不建议使用螺杆泵。动液面情况设计液量h22螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计设计中关键数据设计中关键数据1、地质关键数据 落实预改造油井是否有对应水井及对应水井工作情况，若无对应水井或对应水井不正常，应慎重考虑下泵深度，

20、同时，出现此情况油井不建议使用螺杆泵进行大液量提液生产。对应水井工作情况静液面情况设计液量动液面情况h23螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计设计中关键数据设计中关键数据1、地质关键数据 落实水泥返高深度以确定适合的完井油管锚定方式水泥返高对应水井工作情况静液面情况设计液量动液面情况h24螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计设计中关键数据设计中关键数据1、地质关键数据 落实油井出砂情况，对于出砂严重井应采取一定治理措施后方可下入螺杆泵。水泥返高对应水井工作情况静液面情况设计液量动液面情况2、井况关键数据出砂情况h25螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计设计中

21、关键数据设计中关键数据1、地质关键数据 泵若下在拐点以下，必须采取相应治理措施。水泥返高对应水井工作情况静液面情况设计液量动液面情况2、井况关键数据出砂情况拐点位置h26螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计杆管配套杆管配套 该杆柱配套模式可与各排量螺杆泵配套使用，尤其适用于原井杆管偏磨较为严重、液量要求较高的油井。在与排量150m3以上大排量螺杆泵配套使用时，推荐使用反扣油管进行管柱配套。 28mm梯形扣全井扶正76mm油管配套模式 h27现场监控要点：现场监控要点：（）、28mm梯形扣杆使用中必须配套梯形扣专用扶正器使用。梯形扣专用扶正器要求从泵上第二根开始，每根杆加一个，现场应

22、监控扶正器数量及安装位置是否按照设计要求执行；（）、油管必须配套油管外扶正器使用。油管外扶正器要求泵上根油管每根安装一个油管外扶正器，其余根据情况泵上油管每根添加一个外扶正器。（）、原井杆管情况。及时记录原井杆管、扶正器的磨损情况并制定相应的更换措施，原井扶正器本体未出现磨损情况而扶正块出现磨损情况的以更换扶正块为主；（）、下杆速度。下抽油杆时速度不得太快，防止转子在下放过程中与管壁磕碰，当转子接近定子时，下放速度低于2m/min，防止损坏定子橡胶；螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计h28螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计杆管配套杆管配套连续杆76mm内衬管配套模式

23、 该杆柱配套模式可与各排量螺杆泵配套使用，尤其适用于原井杆管偏磨十分严重（前三次平均免修期小于200天）、液量要求较高的油井 h29螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计现场监控要点：（）、内衬管起下情况。对于新送的内衬管要及时进行现场检验，出现内衬变形、损坏的内衬管不得下井，同时起下内衬管必须使用专用工具，不得使用撬杠抬动内衬管；（）、原井杆管情况。及时记录原井杆管的磨损情况并制定相应的更换措施，对于出现内衬损坏、脱落的内衬管必须进行更换；（）、下杆速度。下抽油杆时速度不得太快，防止转子在下放过程中与管壁磕碰，当转子接近定子时，下放速度低于2m/min，防止损坏定子橡胶；h30螺杆

24、泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计管柱配套管柱配套h31现场监控要点： 1、完井管柱组配。其必须按照设计要求组配，不合格时禁止其下井并及时通知工艺所；2、配套内衬管使用时泵上加长管长度5m ；3、注聚区螺杆泵井考虑胶堵影响，不使用试压装置；新下内衬管配套管柱不使用试压装置 4、配套上提下方式固定装置管柱座封位置必须在油井水泥返高位置50m以下5、螺杆泵固定器的座封负荷。其必须按照设计要求执行；6、完井油管试压情况。使用普通试压装置及旋转试压装置的油井，完井座封前必须进行油管试压，使用高原试压装置的油井，完井座封后必须进行油管试压，试压8-10Mpa，稳压min不降合格；7、对于原井装

25、有普通试压装置的油井，在提管过程中无法泄油时，可在提到油管液面后再次座封，进行泄油。8、对于水泥返高600m以上且需要在泵挂在该位置附近的油井，可以选择以下方式进行管柱锚定：一是使用上提下方式固定装置下部加一定数量尾管按照正常座封负荷锚定；（尾管数量视座封力及泵挂深度而定）二是使用反扣油管搭配上提下方式固定装置使用，降低固定装置座封负荷（座封负荷40KN）；三是使用旋转式固定装置进行管柱锚定。h32螺杆泵单井设计螺杆泵单井设计 螺杆泵井单井设计的最终目的是通过合理螺杆泵井单井设计的最终目的是通过合理配置设备规格和工作参数，实现系统效率和经配置设备规格和工作参数，实现系统效率和经济效益最大化。下

26、面以济效益最大化。下面以ST3-4X152ST3-4X152为例，讲解为例，讲解一下螺杆泵单井设计。一下螺杆泵单井设计。 螺杆泵井的选泵与单井设计螺杆泵井的选泵与单井设计h33作业时间2006.12.07作业井史及作业目的作业原因管漏，全井杆管偏磨严重免修期266作业时间2007.7.13作业原因管漏，全井杆管偏磨严重免修期212本次设计发出时间2008.04.03作业原因杆断免修期258作业目的抽改螺h34 从以上介绍可以看出，该井实行螺杆泵替代的主要目的就是工艺转向，解决由于杆管偏磨造成的免修期较短的问题h35生产参数95*5*4日产液181m3日产油3.2m3动液面147m3静液面54m

27、对应水井日注水量160m3沉砂速度0.74米/月 水泥返高320m拐点位置2.751663.72 基础数据h36生产参数95*5*4日产液181m3日产油3.2m3动液面147m3静液面54m对应水井日注水量160m3沉砂速度0.74米/月 水泥返高320m拐点位置2.751663.72 首先，分析该井是否适合下螺杆泵高液量下，液面稳定静液面恢复、对应水井正常工作，注采平衡出砂不严重、拐点在泵深以下，井况良好该井适合螺杆泵生产h37其次，进行泵型及参数的初步选择生产参数95*5*4日产液181m3日产油3.2m3动液面147m3静液面54m对应水井日注水量160m3沉砂速度0.74米/月 水泥

28、返高320m拐点位置2.751663.72 泵型设计转速该转速下理论排量考虑75泵效理论扬程m推荐最大下泵深度转子最大径mmLB1400DT14120241.92181.470080064LB1600-14100230.4172.870080064LB2000DT2480172.82161200100067 针对该井的液量要求及液面情况，有以下泵型可满足其生产要求：考虑合理转速生产泵型设计转速该转速下理论排量考虑75泵效理论扬程m推荐最大下泵深度转子最大径mmLB1400DT14120241.92181.470080064LB1600-14100230.4172.870080064LB2000

29、DT2480172.82161200100067h38作业时间2006.12.07作业原因管漏，全井杆管偏磨严重免修期266作业时间2007.7.13作业原因管漏，全井杆管偏磨严重免修期212本次设计发出时间2008.04.03作业原因杆断免修期258作业目的抽改螺泵型设计转速该转速下理论排量考虑75泵效理论扬程m推荐最大下泵深度转子最大径mmLB1600-14100230.4172.870080064LB2000DT2480172.82161200100067根据初选结果结合作业井史确定杆管配套 该井的主要替代目的就是治理杆管偏磨，目前杆管偏磨最好的治理手段就是内衬管配套连续杆治理工艺。h39 根据以上结果，最终确定设计方案如下：h40总结：总结：本章主要讲解了螺杆泵的选型的原则及步骤，本章主要讲解了螺杆泵的选型的原则及步骤，螺杆泵设计的编写的目的及步骤，着重介绍了设计螺杆泵设计的编写的目的及步骤，着重介绍了设计编写中应注意的重点数据，并通过单井示例讲解了编写中应注意的重点数据，并通过单井示例讲解了螺杆泵设计的编写方法螺杆泵设计的编写方法