螺杆泵采油技术讲解课件.ppt

1、主讲李树臻l1、地面部分 2、井下部分l由抽油杆和抽油管 将地面部分和井下部分连接成为螺杆泵采油装置。l1螺杆泵的结构形式l螺杆泵的主要组成部分是螺杆（转子）及与之相配套的衬套（定子）。l螺杆泵的分类：螺杆泵的分类：螺杆泵按其具有的螺杆的个数不同，可分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵等。在油田所用的螺杆抽油泵泵中，以单螺杆泵为主。本节主要讨论单螺杆泵。l按螺杆的螺线头数单螺杆泵又分为单头螺杆泵和多头螺杆泵。如图所示单螺杆泵的结构特点：单螺杆泵的结构特点：1-下接头；2-限位销；3-定子；4-转子；5-上接头定子由钢制外套和橡胶衬套组成，转子由合金钢的棒料经定子由钢制外套和橡胶衬套组成，

2、转子由合金钢的棒料经过调质、精车、镀铬并抛光加工而成，具有较高的强度和过调质、精车、镀铬并抛光加工而成，具有较高的强度和耐磨性。转子有空心转子和实心转子两种耐磨性。转子有空心转子和实心转子两种。螺杆泵定子是用丁腈橡胶衬套浇铸粘接在钢体外套内而形成的一种腔螺杆泵定子是用丁腈橡胶衬套浇铸粘接在钢体外套内而形成的一种腔体装置。定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。体装置。定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。l在单螺杆泵中，只有一个螺杆，。l螺杆的任一断面都是半径为r的圆，如图3-1所示。整个螺杆的形状可以看成是由很多半径为r的薄圆盘组成，不过这些圆盘的中心O1分布在一条圆柱螺旋线上，该

3、圆柱的半径为螺杆泵的偏心距e，螺旋线的螺距为t。图3-1 单螺杆泵的螺杆tl螺杆泵定子衬套是由橡胶衬套粘接在钢体外套内形成的，其的断面形状是由两个半径为R(等于螺杆断面的半径)的半圆和两个长度为4e的直线段组成的长圆形，如图3-2所示。衬套的内表面就是由很多这样的断面所组成的导程为T(T2t)的双头内螺旋面。衬套的旋向与螺杆的旋向是相同的。图32单螺杆泵的衬套TRl(1)接触点与接触线l将螺杆置于衬套内，则在每一个横截面上，螺杆断面与衬套断面都有相互接触的两个点。在不同的横截面上，接触点是不同的。当螺杆断面位于衬套长圆形断面的两端时，螺杆和衬套的接触为半圆弧线，而在其它位置时，螺杆和衬套仅有a

4、、b两点接触，如图3-3所示。图33 图33 螺杆衬套副的密封线和密封腔室l这些接触点在螺杆衬套副的有效长度范围内构成了两条空间密封线两条空间密封线，而且在衬套的一个导程了内同半圆弧接触线半圆弧接触线形成一个完整的密封腔。这样，沿螺杆泵的全长，在螺杆的外螺旋表面和衬套的内螺旋表面间形成了一个一个的密封腔室。l当螺杆转动时，螺杆衬套副中靠近吸人端的第一个腔室的容积增加，在压力差的作用下，混合液便进入第一个腔室。之后该腔室形成封闭；以螺旋方式向排出端移动，并最终在排出端消失。同时在吸入端又形成新的密封腔。4、螺杆泵工作、螺杆泵工作原理原理 螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的

5、过程。螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。沿着螺杆泵的全长，在转子外表沿着螺杆泵的全长，在转子外表面与定子橡胶衬套内表面间形成面与定子橡胶衬套内表面间形成多个密封腔室；随着转子的转动，多个密封腔室；随着转子的转动，在吸入端转子与定子橡胶衬套内在吸入端转子与定子橡胶衬套内表面间会不断形成密封腔室，并表面间会不断形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端压差的作用下失，油液在吸入端压差的作用下被吸入，并由吸入端推挤到排出被吸入，并由吸入端推挤到排出端，压力不断升高，流量非常均端，压力不断升高，流量非常均匀匀。l衬套的一个导程

6、内形成一个完整的密封，称为一级。采油螺杆泵单级举升扬程一般不超过70m水柱，即单级最大工作压力不超过0.7MPa。目前国产螺杆泵单级工作压差设计为0.5MPa左右。单级工作压差主要是靠定、转子间的过盈单级工作压差主要是靠定、转子间的过盈来实现的。过盈越大，单级工作压差越大，转来实现的。过盈越大，单级工作压差越大，转子扭矩越大。过盈越小，单级工作压差越小子扭矩越大。过盈越小，单级工作压差越小。l所以螺杆泵定、转子间的过盈应选合理值。l螺杆泵的总扬程螺杆泵的总扬程=单级扬程单级扬程级数级数l由于螺杆泵的衬套由橡胶制成，螺杆与衬套间的相对运动为滚动加滑动，为高粘度、高含砂、高含气原油的输送创造了有利

7、的条件，加之螺杆泵的运动件少，过流面积大，油流扰动小，使其能在高粘原油中高效工作。l螺杆泵四个重要参数：螺杆泵四个重要参数：l式中 e螺杆的偏心距，m；l D螺杆断面的直径，m；l T定子衬套的导程，m;l n螺杆的转速。r/min TDel如图所示：定子空腔的截面积为两个半圆和如图所示：定子空腔的截面积为两个半圆和一个长方形组成，转子的截面是圆，由定子一个长方形组成，转子的截面是圆，由定子空腔与转子形成的空腔截面积为空腔与转子形成的空腔截面积为：l单螺杆泵的理论流量由下式计算：lQi4eDTn m3/minl或 Qi5760eDTn m3/dl单螺杆泵的泵效由下式计算：lQQil式中 单螺杆

8、泵的泵效。l Q单螺杆泵的实际产液量；eDeD44D44Ds224eD转子运动时偏转子运动时偏心小心小 定子橡胶在横定子橡胶在横截面上分布相截面上分布相对较均匀对较均匀 ，遇，遇油膨胀后不均油膨胀后不均匀变形较小匀变形较小 相同尺寸下，相同尺寸下，举升扬程和排举升扬程和排量较大。量较大。双头螺杆泵双头螺杆泵由双线螺杆由双线螺杆转子和三线转子和三线内螺旋面定内螺旋面定子组成。子组成。l螺杆泵采油系统在按驱动类型可分为地面驱动和井下驱动两大类。l（1）传动形式分类）传动形式分类 根据传动形式不同，可分为皮带传动和直接传动两种型式。l 1)皮带传动l电动机(柴油机或液压马达)、皮带传动轮、减速器等均

9、置于地面采油井口装置上面。当驱动装置工作时，带动抽油杆和转子旋转，将油举升到地面。l 2)直接传动l将电动机通过行星减速器与抽油杆光杆直接连接，驱动抽油杆旋转。图图34地面驱动螺杆泵采油示地面驱动螺杆泵采油示意图意图1电控箱；电控箱；2-电机；电机；3-皮带；皮带；4-方卡子；方卡子；5-光杆；光杆；6-减速箱；减速箱；7-专用井口；专用井口；8-抽油杆；抽油杆；9-抽油杆扶正器；抽油杆扶正器；10-油管扶正器；油管扶正器；11-油管；油管；12-螺杆泵；螺杆泵；13-套管；套管；14-定位销；定位销；15-锚定装置；锚定装置；16-筛管筛管51 12 23 36 67 78 89 91010

10、111112121313141415151616l以地面驱动井下单螺杆泵采油系统为例介绍系统组成。它是由地面驱动部分、井下部分、电控部分、配套工具及其它井下管柱等五部分组成。l地面驱动部分：包括减速箱6、皮带传动3、电机2、盘根盒、支撑架、方卡子4等。l井下泵部分，主要由抽油杆、接头、转子、导向头和油管、接箍、定子、尾管等组成。为了防止油管、定子脱扣，在尾管下部应安装油管锚定装置。51 12 23 36 67 78 89 91010111112121313141415151616l电控部分：包括电控箱、电缆等。配套工具部分：包括防脱工具、防蜡器、泵与套管锚定装置、单向阀、封隔器等。l常规及简易

11、井口装置、正扣及反扣油管、实心及空心抽油杆、抽油杆扶正器、光杆扶正器等，另外，采油树、抽油杆、光杆等均为常规标准成品。51 12 23 36 67 78 89 91010111112121313141415151616l地面驱动设备可分为电机、柴油机、液压等方式。现以电机驱动为例，介绍地面驱动螺杆泵抽油系统。l地面驱动螺杆泵采油一股适用于井深1000m左右的直井。l其工作原理是：地面动力带动抽油杆柱旋转，使螺杆泵转子随之一起转动，油井产出液经螺杆泵下部吸入，由上端排出，并沿油管柱向上流动,至地面管汇。l这种采油方法简便，实际使用时井下不需要再装泄油装置，由于螺杆泵转子随抽油杆柱下入或起出，螺杆

12、泵转子一旦脱离定子，油套管之间便连通，于是起到了泄油的作用。同时可在生产过程中测量动液面，使用费用也较低，是较理想的采油方法之一。l按驱动形式不同，可分为电驱动和液压驱动两种形式。动力置于并底，不用抽油杆。其系统结构特点如下。l将潜油电动机、保护器与螺杆泵组合在一起，下入井下，利用电缆将其地面电力输送到井下潜油电动机，地面上有变压器和自动控制柜等。当井底电机接通电源后，电机驱动螺杆泵工作，将井底原油泵入油管内，并通过油管柱流至井口，最后输送到计量站。正常工作时泄油器（同电动潜油离心泵）通孔是关闭的，起下油管时泄油器旁通孔被打开，使油套管之间相互连通，便于起下油管作业。3图3-5 电动潜 油 螺

13、 杆泵 采 油 示意图l井口；2出油口3油管；4螺杆泵5筛管；6保护器7电机；8油层；9套管10电缆11-电控柜3245610971811l电动潜油螺杆泵采油工艺简单，而且可在不停产情况下直接测量动液面，但井底电机、电缆及其接头在井液中的绝缘仍是个棘手的问题。l利用地面泵提供一定压力和排量的液体，通过导管通向井下液压马达，驱动转子旋转抽油。l整个系统分为地面和井下两部分：地面设备有动力液泵、管汇、油水分离器等；井下部分有动力油管、液马达、封隔器、及螺杆泵。工作时供液泵将高压动力液供给液马达，液马达带动螺杆泵工作，井底原油从其上部排出并与废动力液混合后流入油套环形空间。由于封隔器的存在，油水混合

14、液只能由油套环形空间返回井口，经分离计量后输至大罐，分离出的水再注入供液泵。图36 液压螺杆泵采油示意图1动力液；2井口；3出油管线；4油管；5液马达；6套管；7-封隔器；8螺杆泵；9筛管；10一死堵：11油层l正常工作时，旁通阀靠压力差处于关闭状态。起下管柱时，阀靠弹簧打开，使油套环空相互连通，从而起到平衡管柱内外压力的作用。l由此可见，液压螺杆泵采油虽然比电动潜油螺杆泵复杂，涉及到的设施较多，且在测试液面时须关井停泵，但这些设施相对容易解决，且系统工作可靠，并能根据油层供液能力、动液面高度及泵挂深度，确定出系统的技术参数，同时一个地面站可集中管理多口井，便于维护和管理。旁通阀l螺杆泵与其它

15、机械采油设备相比，具有以下优点：l(1)由于结构简单，价格较低，节省一次投资。l(2)地面装置结构简单，安装方便，可直接坐在井口套管四通上，占地面积小，除原井口外，几乎不另占面积。l(3)泵效高、节能、管理费用低。由于螺杆泵是螺旋抽油的容积泵，流量无脉动，轴向流动连续，流速稳定，因此它与游粱式抽油机相比，没有液柱和机械传动的往复惯性力。泵容积效率可达90，它是现有机械采油设备中效率较高的机种之一。l(4)适应粘度范围广，可以举升稠油。一般来说，螺杆泵适合于粘度为8000mPa.s以下的各种含原油流体，多数稠油井都可应用。l(5)适应高含砂井。从理论上来讲，螺杆泵可输送含砂量达80的砂浆。在高含

16、砂的情况下螺杆泵仍可正常生产。l(6)适应高含气井。螺杆泵不会发生气锁，故较适合于油气混输，但井下泵入口的游离气会占据一定的泵容积，使泵效降低。l(7)适应于海上油井丛式井组和水平井，螺杆泵可下在斜井段，而且设备占地面积小，因此适合海上油田丛式井组或水平井使用。l(8)允许井口有较高回压。在保证正常生产情况下，井口回压可控制在l.5MPa，因此对边远井的集输很有利。l当发动机或电机停转时，在某些情况下，砂沉积在泵的上部，与有杆泵比较，螺杆泵有更大的恢复工作的可能性。l(1)定子最容易损坏，检泵次数多，每次检泵，必须起下管柱。l(2)泵需要较好的润滑，如果泵只靠极低粘度的液体润滑而工作，则泵过热

17、将会引起定子弹性体老化，甚至烧毁。l(3)定子的橡胶不适合在注蒸汽井中应用。l(4)若操作人员不经适当操作训练，操作失误，就会造成泵损坏。l(5)它与有杆泵比较，总压头较小。目前现场应用在井深1000m左右的井。l1螺杆泵地面驱动头螺杆泵地面驱动头l(1)结构形式l地面驱动头主要是一个减速系统，它将动力源的高转速降低到适合螺杆泵、及抽油杆的转速，一般为150500rmin，目前应用的驱动头的结构形式主要有四种。l电机呈卧式或立式，由皮带轮第一级皮带减速传给减速箱，减速箱体内部有一对伞齿轮，功能是将水平轴的旋转变为垂直轴的旋转。箱体与井口法兰连接，钢圈密封，光杆用盘根盒密封。偏置式驱动装置的特点

18、是重量轻，体积小，不需用平衡装置。l这种形式的驱动头的电机呈立式，用一对皮带轮一级减速将动力转给减速箱，减速箱内有一对直齿轮，再一次减速。箱体内两根轴呈平行分布，整体占据空间较大，需在电机对侧放一平衡块，以便调整重心对准井口。驱动头与井口法兰连接，钢圈密封，光杆转动，盘根动密封封住光杆。这种装置体积大，重量大，移动不方便，但稳定性好，目前应用较多。l 电机呈立式，输出轴端连接一摆线针轮减速器，减速器下端直接与井口连接，这种装置对中性能最好，不存在偏心，实现动、静平衡，且体积小、重量轻、操作方便，缺点是调参困难、光杆动密封可靠性能差。l另一种是电机直接驱动，(无减速器)选用低转速电机，直接与井底

19、抽油杆连接，转速高，操作方便，重量轻，目前应用较少。l驱动装置通过特殊光杆与井底抽油杆相连接，特殊光杆强度大表面光滑，一端带螺纹，长约23m，上端穿过驱动头的轴套孔，通过方卡子与轴套连接；下端与井底的抽油杆螺纹连接驱动装置下部安装密封盘根盒，密封住旋转的光杆。杆柱负荷通过光杆传递给驱动装置，负荷由井口承受。这种光杆主要传递动力。称为动力光杆。l1)电机电机通过皮带轮将动力传至驱动装置，易于管理，是应用最广泛的一种。l2)柴油机柴油机通过皮带将动力传给驱动装置，这种方式可用在无电网地区，但相应增加部分管理费用，在国内有些油田采用。l3)拖拉机拖拉机尾部连接一变速箱，通过十字轴将动力传给驱动装置，

20、这种方式比较适宜那些低丰度油田的间歇抽油，不设置电网、管网，可大幅度降低投资，是低产油田开采的较理想方式。l1）法兰连接：驱动头法兰盘与井口法兰连接是目前应用最多的一种，驱动头下部有一个法兰盘，尺寸与采油树井口法兰相配合。l2)卡箍连接：井口卡箍头连接驱动头下部卡箍头。3）高架式是特制一个架子装在驱动头底部与井口连接。l1)采用张紧轮调整。在驱动头壳体上安装一个张紧轮，通过压紧张紧轮增大皮带包角。l2)通过增加皮带轮中心距来调整。电机座架与驱动头壳体连接，座架有两个螺栓槽。通过螺栓紧固在壳体上，松开螺栓，即可将座架向外移动，这样就可增加两皮带轮的距离，从而达到张紧的目的。l通常螺杆泵驱动装置可

21、设计几个转速，在新井投产时，由于地层压力高，供液能力强，可采用较高转速，经过一段时间后，压力逐渐降低，地层压力趋于稳定后，可调整到正常转速，以免产生抽空现象。所以地面电驱动螺杆泵多采用更换皮带轮调节转速。间歇采油装置通过拖拉机尾部的变速箱来调节转速。l螺杆泵抽吸的油液到达井口，流入集油管线，一般井口回压应保持1MPa左右以保证将油流送到计量间。从满足生产的角度出发，井口盘根密封最低压力不应小于1MPa，但由于洗井解堵时压力可达l0MPa，故螺杆泵井口密封特殊情况下短期最大压力应达到10MPa。l螺杆泵在运转一段时间后，井下抽油杆将会积累一部分能量，同时，由于油管内油压的作用，在螺杆泵停机时，抽

22、油杆将高速反转若不加以限制，其惯性作用势必造成抽油杆脱扣，所以一般在螺杆泵驱动装置上设计防反转机构。l目前机械防反转系统主目前机械防反转系统主要有棘轮、棘爪机构、要有棘轮、棘爪机构、摩擦式防反转装置、楔摩擦式防反转装置、楔块防反转系统、液压防块防反转系统、液压防反转系统和电磁式防反反转系统和电磁式防反转装置等方式。其中棘转装置等方式。其中棘轮棘爪防反转因结构简轮棘爪防反转因结构简单，而且能够释放贮存单，而且能够释放贮存在光杆及装置上的反转在光杆及装置上的反转扭矩，寿命较长，现场扭矩，寿命较长，现场也可以随时更换，目前也可以随时更换，目前是国内应用最多的一种是国内应用最多的一种防反转装置结构形式

23、。防反转装置结构形式。楔块防反转l油管防脱装置油管防脱装置l在螺杆泵正常运转抽油时，转子正转，由于摩擦力，使定子受到一个正转力矩，使油管柱下端产生正转，而油管柱上端挂在井口，不能转动。定子扭矩会使上部正扣油管倒扣，造成管柱脱扣。有了防转锚，阻止油管正转，既保证定、转子间相对运动的实现，又能防止油管脱扣。它安装于螺杆泵的下端，与定子外套连接。当油管受正转力矩时，牙块伸出，与套管咬死，阻止油管正转；当油管受到反转力矩时，牙块缩回，与套管松开，油管反转上扣。l抽油杆扶正器抽油杆扶正器：避免或减缓抽油杆与油管的l磨损。l 油管扶正器油管扶正器：减小油管柱振动和磨损。l 防蜡器防蜡器：延缓原油中石蜡和胶

24、质在油管内壁的沉积速度。l 防抽空装置防抽空装置：地层供液不足会造成螺杆泵损坏，安装井口流量式或压力式抽空保护装l置可有效地避免此现象的发生。l 筛管筛管：过滤油层流体。l螺杆泵抽油有其自身的特点，搞清螺杆泵抽油的影响因素，以及影响程度是用好管好螺杆泵的关键。影响螺杆泵抽油的主要因素有1、砂、蜡、气的影响；2、井深、温度、压头的影响；3、螺杆泵定子寿命的影响；4、井况的影响；5、操作管理规范程度的影响。l(1)油井出砂对螺杆泵采油的影响l油井在生产过程中，大部分井都出砂。不同的井出砂量不同，同一口井由于地层压力梯度、采液指数、流体粘度等不同，导致出砂程度则不同。砂粒随液体由油层进人井眼，就是防

25、砂技术再完备，砂进泵也是难免的，只是防砂措施效果越好，砂进泵量越少。l虽然螺杆泵对含砂有较好的适应性，但是螺杆泵抽油系统适合含砂井是相对而言的，它比抽油机井、电潜泵井适应砂的能力强几十倍。在螺杆泵正常抽吸时可适应含砂高达20以上，但含砂量越大对它的危害、事故出现率越大。砂粒对转子和定子长期磨损，同样使定、转子表面破坏，使螺杆泵使用寿命缩短。l其磨损机理是：外转子和定子吻合面之间砂粒被挤压到橡胶面内，更使定子橡胶表面加速破坏。同时螺杆也遭到相应的磨损。(a)油井出砂使定、转子之间的摩擦扭矩增加，易出现断杆，使驱动头负荷增大。电机电流增大随之带来一系列的问题。螺杆泵定、转子的磨损加快，密封性下降，

26、使螺杆泵过早漏失，压头降低。影响的大小与砂粒的体积、形状、硬度、含量等因素有关。(b)油井出砂严重，长期不冲砂会埋泵吸人口，造成螺杆泵供液不足，而油井动液面上升、油井产量下降、油管内流速下降，砂粒下沉，堆在泵出口处，造成沙埋，使电机电流增大，造成过载停机，卡泵或烧泵。(c)在螺杆泵停泵时，油管内流体停止流动，流体含砂下沉。停泵后再次启抽时，易出现憋泵或卡泵现象，易使抽油杆、地面驱动系统破坏；l因此，对出砂严重井，特别是含砂量超过因此，对出砂严重井，特别是含砂量超过10以后，以后，应加强螺杆泵抽油井的技术管理。应加强螺杆泵抽油井的技术管理。l一般原油含有石蜡质、胶质、沥青质，只是不同油井含蜡量不

27、同。当原油从井底通过螺杆泵沿油管举升到地面的过程中，原油(或油、气、水)，温度随地层温度逐渐降低而降低。当蜡质达到结蜡温度时，蜡质从油液中析出，并粘结在油管壁和抽油杆上。l油井结蜡归纳起来有以下四种情况。l1)地面管线的结蜡，结果使井口回压增大，造成螺杆泵实际压头增大。l2)泵出口以上结蜡l油管内流速增大：油管沿程损失增大，增大泵的实际举升压头。l抽油杆旋转摩阻增大，抽油杆及地面驱动系统负荷增大，所需举升压头增大，有可能憋泵，使产量降低而能耗增加，事故率增加。l3)下泵部位结蜡，影响更为严重。使泵的抽吸状况变差。l4)泵吸入口以下结蜡，影响最为严重。除上述影响外，另有泵吸入状况变差，动液面上升

28、，产量下降，严重时造成供液不足、泵效降低、易烧泵。l预防油井结蜡，是保证螺杆泵采油井长预防油井结蜡，是保证螺杆泵采油井长期正常运转的主要途径之一。因此要制期正常运转的主要途径之一。因此要制定合理的洗井周期，保证洗井彻底，同定合理的洗井周期，保证洗井彻底，同时也可对油井定期加药防止结蜡。时也可对油井定期加药防止结蜡。l由于螺杆泵进液、排液是连续进行的，不会发生气锁现象，能够适应于气液比较高的油井。l但如果气液比过高，将有大量气体进人泵内，对定子橡胶造成气浸溶胀，增加摩擦扭矩后，产生大量热又不易被含气量较高的流体带走，引起泵温升高；同时引起螺杆衬套副得不到充分润滑，易损坏定子和转子。因此对于螺杆泵

29、采油井，气液比较高的油井，应尽量少下和不下尾管以有助于油气分离。同时对于气液比较高的油井，螺杆泵采油应加深泵挂深度，增加泵的沉没度。目的是为了减少油气分离，并且分离气进入油套环形空间。l(1)泵深对螺杆泵采油的影响泵深对螺杆泵采油的影响l下泵越深，要求的举升压头越大，同时管柱及杆柱受力越大，对杆、管的强度要求也越高。要求泵定子和转子不但要有足够的刚度，还要提高定、转子的承压能力，保证密封不漏失。螺杆泵的单级承压能力一定时泵深大，要求泵的级数越多；级数一定时，要求的单级承压能力越大；对定子橡胶的耐温要求也高；而且下泵越深，地层温度越高，对定子橡胶影响越大。l目前多数螺杆泵定子橡胶、耐温能力达到8

30、0以上。高温橡胶，耐温可超过120以上。若地层温度超过橡胶许用温度，定子橡胶会加快损坏。降低螺杆泵的性能指标，大大降低使用寿命。橡胶温度越高，定、转子间的摩擦力就越大，使系统工况变差。l对于螺杆泵采油井，所选用螺杆泵的级数决定泵的压头。压头越大，举升液体能力就越高。如果因外界因素造成举升压力增加，并超过泵的举升能力，致使泵举升困难或烧泵。l1、清防蜡解堵技术、清防蜡解堵技术l螺杆泵在开采稠油、含蜡高、凝固点高的油井时，如不解决清防蜡降粘问题，会使螺杆泵井负荷增大，甚至造成蜡堵，因此，必须实施清防蜡解堵工艺。清防蜡解堵技术目前主要有：热洗清蜡：目前成熟的技术有上提转子，使其脱离定子后进行油套环空

31、热洗清蜡、安装热洗阀热洗清蜡、自然循环热洗清蜡(时间较长)、加药防蜡、电加热清蜡等。l由于电动螺杆泵的定子和转子间采用过盈配合，因此转子在定子中高速旋转就会摩擦生热。如果产生的热量不能及时由液体带走，定子、转子间就会产生干磨、烧泵情况，因此必须实施抽空保护技术。目前有以下两种保护方法：l1)电流法：由设置的欠载电流值，控制电动机停机，实现抽空保护；欠载保护也是针对电动螺杆泵井出现杆断、脱扣、撸扣等现象时须实施的保护。l2)流量法：通过控制井口流量来实现抽空保护(装在油管线上的一种弹簧继电器装置)。当流量低于设定流量值时，控制电动机停机，实现抽空保护；l电动螺杆泵一旦过载就会使油井出现杆断、皮带

32、断，减速箱内的齿轮、轴承损坏，甚至烧毁电动机等事故，所以电动螺杆泵井必须实施过载保护。电动螺杆泵井过载保护常见的有扭矩法、电流法两种。l1）扭矩法：主要是在转动轴上安装剪断销钉。l2）电流法：因为电动机的工作电流直接反映工作载荷的大小，所以在电控系统中设置过载保护即可，这是常用的方法。l 因为螺杆泵的转子在定子内顺时针转动，工作载荷直接表现为扭矩，转子扭矩作用在定l子上，定子扭矩会使上部的正扣油管倒扣造成油管柱脱扣，所以螺杆泵井的油管柱必须实施l防脱措施。可靠的防脱措施主要有两种：锚定锚定工具和反扣油管工具和反扣油管，一般采用锚定工具，与常规油管锚一样。l抽油杆柱脱扣机理抽油杆柱脱扣机理。l

33、a负载扭矩过大。螺杆泵采油是依靠细长抽油杆传递能量，因而整个抽油杆柱上储存一定量的弹性变形能，一旦停机或过载停机，抽油杆柱内储存的弹性变形能要释放，从而造成抽油杆柱高速反转，特别是抽油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，从而会使抽油杆柱螺纹连接处倒扣，造成抽油杆柱脱扣。l b停机后油管内液体回流。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，螺杆泵在油管柱内的液力作用下，将驱动转子反转，带动抽油杆柱反转脱扣。lc油套环空内的液力作用。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

34、动转子正向转动，而此时转子将带动抽油杆柱正向转动，转子转动将使整个抽油杆柱的螺纹连接处于倒扣状态，因而会造成抽油杆柱脱扣。ld作业施工。作业施工过程中，如果抽油杆连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柱螺纹连接不紧处发生脱扣。la机械防反转装置机械防反转装置。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。该装置采用单向离合器的原理，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。当需要上提抽油杆柱时，可先缓慢放开刹车带，将弹性变形能释放出去，确保施工作业安全。lb降压制动防反转降压制动防反转。该方法采用电器控制

35、原理。停机时，先降压运行一段时间，降低驱动电机的负载能力，使抽油杆的弹性变形能释放出，一部分，然后时间继电器动作而停机，从而达到防反转脱扣的目的。lc、井下回流控制阀、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，抽油杆也就不会因液体回流而反转，从而达到防止用液体回流而造成的抽油杆脱扣。ld放气阀防正转脱扣放气阀防正转脱扣。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，实现抽油杆柱防脱。l

36、 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油管柱，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。l 抽油杆柱在油管内转动，抽油杆柱的转动会引起井口的振动及抽油杆柱与油管柱的摩擦，所以抽油杆柱必须实施扶正，特别是高转速的螺杆泵井。通常在抽油杆柱的上端即光杆附近、抽油杆柱的下端即转子附近以及中下部一定要放置扶正器。另外，在井斜变化大的狗腿子位置也应适当地增加扶正器。抽油杆扶正器一般采用抗磨损的尼龙材料制造。l l1、解堵工艺技术、解堵工艺技术l 冬季温度低

37、而原油含蜡量高、凝固点高，因故停机时间较长会造成上部油管内原油凝固而使螺杆泵启动困难或根本无法启动，需要进行解堵。电缆加热解堵是在空心抽油杆内下入活动式加热电缆，通电后电缆产生热量使油管内原油降粘解堵。解堵时电缆车将电缆经井口滑轮下人空心杆(已注满清水)内，当电缆下到结蜡点以下深度时通电，于是电缆放出热量，经空心杆传递给油管，从而使油管内原油升温。在加热过程中要定时测量井口油温，当油温达到原油凝固点以上时，起出电缆，启动螺杆泵，从而达到解堵的目的。l螺杆泵也同其他采油设备一样，如果管理不当、工况不合理或产品质量有问，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他

38、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、措堵、定子橡胶脱落等，经过几年的实践和理论探讨，总结出如下诊断法。l电流法就是通过测试驱动电动机的工作电流，根据工作电流大小来诊断泵况的方法。电流法可以诊断如表45中的各类故障。工作电流工作电流工况特征工况特征故障形式故障形式接近电机空载电流无排量，油套不连通抽油杆断脱油套连通油管脱落，或油管、或油管头严重漏失接近正常运行电流排量很小（相对理论值），动液面较浅油管漏或泵的定子橡胶磨损严重、失效。排量很小（相对理论值），动液面较深泵严重漏失，举升扬程不够，气体影响，油层供液能力不足。高于正常运转电流排量正常，油压正常结蜡严重排量降低，

39、油压明显升高地面输油管线堵塞。排量正常（投产初期）定子橡胶溶胀或定子不合格周期性波动脉动出液转子不连续运转，泵不合格。l憋压法就是通过关闭采油树回压闸门进行憋压，观测井口油压和套压变化进行诊断井下泵况的方法l 螺杆泵采油井的测试主要是指地面工作参数测试和井下压力的测试。其中地面工作参数的测试包括运行电流、工作转速、系统效率、工作扭矩等。井下压力的测试包括流压和静压。l 电参数测试。电参数测试最常用的是用电流表测试驱动电动机的工作电流，因为工作电流的大小直接反映工作负载的大小，同时根据工作电流的大小也能诊断一些故障。而使用功率仪或电度表能够测量电动机的输入功率，从而能够计算出螺杆泵采油井的系统效

40、率。l 转速测量。光杆转速决定了螺杆泵的排量，它是螺杆泵采油的主要工作参数，转速的测量主要是应用非接触式的转速表测量。l载荷扭矩亦即光杆扭矩，它是分析油井工况和故障诊断的关键依据。它的测量可以用螺杆泵光杆扭矩测试仪直接测量，也可以通过电参数测量的功率法间接得到。l l 由于螺杆泵井无下井压力计的通道和测试工艺，目前螺杆泵采油井的井下压力测试只能通过液面法折算流压和静压，具体计算与有杆泵类同。l(1)电机、电网错相，引起抽油杆倒转，造成脱杆，增加打捞和作业的工作量。l(2)洗井不提出转子，洗井压力越高，越易脱杆。l(3)用腐蚀橡胶的工作液或高温水洗井，会损坏定子。l(4)螺杆泵转子磨止推销，会破

41、坏定、转子。l(5)转子没全部下入定子内，使螺杆泵总压头降低。若达不到油井所需压头，井口不出液，会在短时间内烧坏螺杆泵定子。l(6)井筒不畅启机，易破坏螺杆泵抽油系统或短时间烧泵等。l（7）停机时间过长。如测压长时间停机都会使再次起泵困难。l（8）皮带断后不能像抽油机那样易被发现可及时更换。l除了以上介绍的几种常用的机械采油方式外，国内油田还有少数其他的机械采油方式，如水力活塞泵采油、射流泵采油等无杆泵采油技术，下面简要介绍。l水力活塞泵采油一般是在一些特殊井上应用，如深井(油层地质较复杂的)、斜井等。l1水力活塞泵采油装置l水力活塞泵采油装置是由三大部分组成的：地面水力动力源装置、井口装置、

42、井下水力活塞泵机组。图37 水力活塞泵井采油示意图l科贝公司的水力活塞泵l1一主控制滑阀，2一液动机排出孔，3一液动机缸体，4一液动机活塞 5一中间活塞杆 6一泵排出阀，7一泵吸人阀，8一泵活塞 9一泵缸体 10一平衡管，l 11一泵座l1、水力活塞泵按其动力液循环方式可分为开式循环泵和闭式循环泵，l2、按安装方式可分为固定式、插入式、投入式，l3、按结构特点可分为双作用、单作用等形式。l现场常采用的是长冲程大排量双作用投入式泵。现以单管柱双作用开式投入泵为例介绍，如图37所示。l以常规采油树为主，并具备防喷、便于投捞(捕捉器)、正循环(油管进液，套管出液)可投入泵工作、反循环可起泵检修等功能

43、。l由于机组是水力机械换向控制的，所以其详细结构很复杂，对采油工来说只了解其主要结构：液马达(换向阀、活塞等)、抽油泵(活塞、排阀、吸阀)投捞装置组成。由于泵是水力往复式的，其工作时使整体管柱都有动量，并且采用反采方式，所以必须有井下固定装置，即封隔器管柱来配合，一是稳定机械性能，二是保证套管排液(采油)。一般水力活塞泵井下管柱有两种：机械卡瓦(固定式)和整体支撑(下到井底支柱)式。l地面动力液经井口装置从油管进入井下，带动井下水力活塞泵中的液马达做上下往复运动，进而带动抽油泵抽油，并使动力液与井液一起从油套环空排出井口。l水力活塞泵采油参数主要有：l(1)活塞直径：45mm，58mm，35m

44、m；l(2)冲程：075m，124m，165m；l(3)冲速：50min-1，53min-1，40min-1；l(4)最高额定排量：200m3d，300m3d，500m3d；l(5)动力液排量：3Om3min，492m3min，111lm3min。l优点是：排量大，并可实现无级调速(日常控制方式)井口控制动力液排量和调节动力液压力。l缺点是：l(1)油套环空不能向其他正常机采井那样进行测试(动液面、流压、静压等)。l(2)产液量、含水生产数据误差大产液量是间接计算的(井实际产量混合液一动力液)，化验含水影响更大。l1射流泵的组成及工作原理l射流泵主要由打捞头、胶皮碗、出油孔、扩散管、喉管、喷嘴和尾管组成。l是：具有一定压力的工作液从油管注入，经泵的通路流至喷嘴，使其工作液流速变高射入喉管，高速流体对周围液体具有抽吸作用，在喷嘴的周围就形成了低压区，这样高速的工作液射出喷嘴进入喉管和扩散管后，由于管径的突然扩大，使高速低压的工作液变为高压低速的流体，带动混合液经油孔从油套环空流出地面。l射流泵适用于含砂较高的油井，特别是当其用热油(水)做动力液时，可用于稠油井和结蜡井，这样可使稠油降粘和除蜡。