1、螺桿泵結構原理及選泵分析1井下螺桿泵的性能原理及結構特點23新產品4概述1目錄螺桿泵選泵分析概述 采油螺桿泵是一種高效、節能的采油設備，主要由地面驅動裝置和井下螺桿泵兩部分組成。地面驅動裝置將井口動力通過抽油桿的旋轉運動傳遞到井下，驅動井下螺桿泵進行工作。井下螺桿泵由轉子和定子兩部分組成。轉子是由高強度合金鋼材經過精細加工及表面鍍鉻而成；定子是在鋼管內注入彈性橡膠后加工而成。根據井況不同，可以選用多種橡膠配方。概述5個優點結構簡單 維護方便 節能效果明 顯 一次性投資少 地面驅動螺桿泵采油適應性強 地面驅動螺桿泵采油技術以能有效降低采油成本，提高采油效益等諸如抽油機柱塞泵、潛油電泵、水力活塞泵

2、等機采方式無法比擬的優點而倍受國內外油田重視，并有望成為油田主要的機采方式之一。井下螺桿泵的性能原理及結構特點23新產品4概述1目錄螺桿泵選泵分析螺桿泵的結構原理和性能特點什么是螺桿泵？ 螺桿泵又叫漸進式容積泵，由定子和轉子組成，兩者的螺旋形過盈配合形成連續密封的腔體，通過轉子的旋轉運動實現對介質的傳輸。螺桿泵的結構原理和性能特點 沿著螺桿泵的全長，在轉子外表面與定子橡膠襯套內表面間形成多個密封腔室；隨著轉子的轉動，在吸入端轉子與定子橡膠襯套內表面間會不斷形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端壓差的作用下被吸入，并由吸入端推擠到排出端，壓力不斷升高，流量非常均勻 。 螺桿

3、泵工作的過程本質上也就是密封腔室不斷形成、推移和消失的過程。螺桿泵的結構原理和性能特點 采油用螺桿泵是單螺桿式水力機械的一種，是擺線內嚙合螺旋齒輪副的一種應用。螺桿泵的轉子、定子副（也叫螺桿襯套副）是利用擺線的多等效動點效應，在空間形成封閉腔室，并當轉子和定子作相對轉動時，封閉腔室能作軸向移動，使其中的液體從一端移向另一端，實現機械能和液體能的相互轉化，從而實現舉升作用。螺桿泵又有單頭(或單線)螺桿泵和多頭（或多線）螺桿泵之分。 1：2結構 2：3結構 3：4結構 4：5結構螺桿泵的結構原理和性能特點 目前所應用的螺桿泵線數均采用N/N+1形式，即定子的線數總是比轉子的線數多一線，這是由空間嚙

4、合理論所決定的。螺桿泵的線數與螺桿數量是兩個根本不同的概念，不應混為一談。螺桿泵定轉子的線數螺桿泵的結構原理和性能特點螺桿泵三個重要的結構參數： 在螺桿泵參數設計過程中，這三個基本結構參數的合理選擇及相互之間的合理配比顯得尤為重要，它們直接影響著螺桿泵的工作特性和使用壽命。 TDee 轉子偏心距，mm；D 轉子截圓直徑，mm；T 定子導程，mm。螺桿泵有哪些結構參數螺桿泵理論排量如何計算 ？ 現場應用中，根據選用泵的型號可計算出理論排量，公式如下：式中：Q螺桿泵理論排量，m3/d；q螺桿泵每轉排量，ml/r；n轉子轉速，r/min。 理論排量公式如下：螺桿泵的結構原理和性能特點螺桿泵作為水力機

5、械必須要滿足以下三點： 1、定、轉子能夠互相匹配 能夠滿足一般齒形嚙合運動的要求。 2、轉子和定子襯套能夠保證密封性 轉子和定子襯套間能形成多個密封腔室，以充滿工 作液體。 3、密封腔室能夠不斷推移 轉子的轉動能夠使密封腔室連同其中的工作液體連續地沿軸向推移，并在推移過程中進行機械能和液體能的相互轉化。螺桿泵的結構原理和性能特點 1、螺桿泵綜合了柱塞泵和離心泵的優點，即在不同的壓力條件下流量改變很小，而且流量非常均勻； 2、無閥，對氣的適應性好，不會產生“氣鎖”現象（柱塞泵）和 “氣蝕”現象（離心泵）； 3、結構方面的特點：運動件很少（只有轉子一個運動件）、流道短而且簡單，過流面積大，油流擾動

6、小，因此攜帶能力強； 對砂、蠟的適應性好，能夠在高粘原油中以較高的效率工作； 當然，螺桿泵也是一種常規的采油設備，在正常井況中更能發揮其節能、高效、耐用的優勢。螺桿泵的結構原理和性能特點螺桿泵型號表示方法及含義螺桿泵的結構原理和性能特點螺桿泵系列參數表如下：型 號額定排量級 數揚 程ml/rm3/d100rGLB7-4071401800GLB28-40284401800GLB40-42405.8421900GLB75-407510.8401800GLB120-4012017.3401800GLB190-4019027.4401800GLB300-2730043.2271200GLB400-30

7、40057.6301300GLB500-215007221960GLB600-2160086.421960GLB800-20800115.220910螺桿泵的結構原理和性能特點型 號額定排量級 數揚 程ml/rm3/d100rGLB1100-161100158.416730GLB1400-141400210.614640GLB1600-121600230.412550GLB230DT5023033.1502300GLB375DT4037554401800GLB460DT3346066331500GLB580DT3358083.5331500GLB800DT20800115.220910GLB1

8、200DT211200172.821960GLB1600DT161600230.416730螺桿泵的結構原理和性能特點型 號額定排量級 數揚 程ml/rm3/d100rGLB2000DT16200028816730GLB2600DT12260037512550由于篇幅限制，表中只列出了部分泵型參數，詳細參數請參考螺桿泵使 用說明書，另外螺桿泵參數可以根據要求，定制不同參數的泵型。泵型選擇原則：1.揚程、排量要按井況選擇，不宜選擇排量過大，級數過高的型號。合理的選擇泵型，可以提高該井檢泵周期；2.如果油井存在明顯的出砂、含H2S等情況，選泵前可與廠家聯系，以獲得更合理的泵型、泵效以及合適的橡膠配

9、方；3.如果遇到特殊套管，如內徑較小的套管或者遇到泵揚程、級數不合適時，可以聯系廠家，定制螺桿泵。螺桿泵的結構原理和性能特點螺桿泵橡膠的性能及研究 螺桿泵定子橡膠是在惡劣的環境下工作的。以下是高原公司定子橡膠的種類及性能。代號橡膠種類橡膠性能及適應井況GY-1常規 用于石油中并存水、CO2的流體，在90（194F）或以下溫度使用。具有較強的阻隔氣體滲透性能。GY-2輕質油應用在井下液中有少量芳香族化合物、CO2存在，具有較強的阻隔氣體滲透性能，極限使用溫度90（194F）。GY-3稠油含砂 中高丙烯腈含量，應用在較高固體含量，包括較高含砂，油水并存，極限使用溫度90（194F）。GY-4耐高溫

10、 150 高飽和丙烯腈，應用在含芳香族化合物、CO2、H2S、水等物質的井下液體環境中，耐溫150（302F） ，沒有很大比例的溶脹及機械性能的損失。物理機械性能很優異。GY-F耐高溫 204 氟橡膠，耐溫204（399F） ，在含芳香族化合物、高溫蒸汽、及含化學物質油中表現優異，物理機械性能比NBR差。螺桿泵的結構原理和性能特點物理機械性能行業標準高原公司 拉伸強度 （MPa）2022.64 扯斷伸長率 %400532.94 撕裂強度 （kN/m）4043.315 硬度 邵爾A69372 阿克隆磨耗 （cm3/1.61km）0.10.092 300%定伸應力 （Mpa）8.511.284 橡

11、膠與金屬剝離強度 （kN/m）1622.294螺桿泵橡膠性能與行標及進口泵對比：螺桿泵的結構原理和性能特點橡膠拉伸曲線拉伸試驗報告：編號名稱厚度mm拉伸強度MPa扯斷伸長率100%定伸應力MPa300%定伸應力MPa1GY-11.91022.643525.9723.41911.8022GY-11.89022.305535.4693.61910.9583GY-11.89022.884532.9413.46911.284橡膠與金屬黏合剝離試驗報告：橡膠與金屬黏合剝離曲線編號名稱橡膠與金屬黏合剝離強度 KN/m1GY-123.9212GY-121.9913GY-122.294螺桿泵的結構原理和性能特

12、點撕 裂 強 度 實 驗 報 告 編號名稱厚度（mm）撕裂強度（kN/m）1GY-11.92043.9432GY-11.92043.3153GY-11.89042.216撕裂強度曲線螺桿泵的工作特性p,MPa 螺桿泵工作特性曲線 q,m3/d; v,%.T,N.m;P,kW螺桿泵的工作特性負載特性的主要特點 GLB500-14 型泵轉子扭矩曲線 螺桿泵轉子扭矩與工作壓力有很好的直線性，且摩擦扭矩在舉升具有潤滑性的液體時，只占轉子負載扭矩的較小一部分。螺桿泵的工作特性 結論：過盈越大，在同一舉升高度條件下，泵效越高。12=0.45mm ；=0.2mm ； =0.1mm。過盈量對泵特性的影響螺桿泵

13、的工作特性12轉速對工作特性的影響結論:轉速越高，在同一舉升高度條件下，泵效越高；考慮泵的耐磨性，常用的轉速為：50200r/min。 螺桿泵的工作特性試驗介質溫度對螺桿泵容積效率的影響清水（15）VW（50）介質為50清水時螺桿泵的容積效率； (15) 介質為15清水時螺桿泵的零排量時的最高壓力點。螺桿泵的工作特性清水（15） 粘度:15mpa.s試驗介質粘度對螺桿泵容積效率的影響井下螺桿泵的性能原理及結構特點23新產品4概述1目錄螺桿泵選泵分析螺桿泵選泵分析螺桿泵井單井選泵： 根據油井產能大小合理選擇泵型，使其滿足油井排量、舉升揚程的需要，油井供排達到協調，確保螺桿泵采油系統長壽命高效運行

14、。螺桿泵選泵分析選泵遵循的原則是什么？1.泵工作點在最佳工作區域內,獲得較高的機械效率；2.應滿足油田開發方案的要求,把流壓抽到規定的范圍內；3.在泵的壓頭、排量足夠的前提下，盡量增加下泵深度，盡量降低流壓，放大生產壓差，提高油井產量；4.在油井條件確定后，泵的壓頭、排量不能超過的太多，否則螺桿泵工作點離開最佳工作區域；5.氣液比較大的井，應采取套管放氣，盡量增加下泵深度，減小氣體影響程度；螺桿泵選泵分析6.螺桿泵在排量、壓頭、抽油桿扭矩、徑向尺寸滿足的條件下，一般采用80100r/min；在其它條件受到約束時，可通過提高泵的轉速，以提高泵的排量和壓頭；7.當油井地層條件發生變化時，可通過調整

15、系統參數來適應。 另外，螺桿泵的最大外徑，應滿足在套管內起下順利。轉子應能順利通過油管，轉子旋轉時，最大直徑不應磨油管。螺桿泵選泵分析螺桿泵井單井選泵步驟：1、確定滿足實際液量要求的泵型2、確定滿足實際揚程要求的泵級數3、確定適合的轉速4、確定泵的基本參數5、泵型及整體參數的選擇實現對泵型的優化選擇螺桿泵選泵分析 當泵吸入口壓力低于原油飽和壓力時，原油脫出的游離氣在螺桿泵腔內占據一定的空間，使液體的容積效率降低。 螺桿泵的容積效率，小數； 原油體積系數，m3 /m3； 原油生產油氣比，m3 /m3；Z 天然氣壓縮因子； 油井綜合含水率，小數。 、 分別表示抽汲的原油、地層水重度，t/m3；Th

16、泵泵掛處的溫度，。 121、螺桿泵的實際排量計算泵口壓力低于原油飽和壓力時：泵口壓力高于原油飽和壓力時：螺桿泵選泵分析2、確定滿足實際揚程要求的泵級數 螺桿泵下泵深度越大，所需泵的舉升壓頭越大，對螺桿泵級數要求就越多。計算式為： 螺桿泵定子級數，級； 螺桿泵單級承壓能力，m； 地面輸油管線回壓, MPa; 動液面深度，m；L螺桿泵選泵分析3、確定合適的轉速 在高含砂油井，磨損是限制泵轉速的又一重要因素。在磨蝕工況下，定子橡膠的磨損量與轉速的平方成正比。因此，在高含砂油井，螺桿泵不宜高速運轉。在普通油井，泵壽命決定于定子橡膠的磨損和疲勞。由于定子和轉子間有一定過盈值，轉子在定子內旋轉時，定子橡膠

17、受到周期性壓縮，產生摩擦面的自動升溫和疲勞。摩擦面的自動升溫，加快了橡膠分子鏈的重新組合，使彈性模量減小，從而降低疲勞特性及金屬套和橡膠結合面上粘接強度，自動升溫值和壓縮疲勞是轉速的函數，隨轉速的增加而增加，因此降低泵的轉速是合理的。 近年來設計的地面驅動采油螺桿泵，最高轉速均在120r/min左右，部分達到了200r/min以上,而最常用的轉速為80-100r/min。螺桿泵選泵分析4、確定泵的基本參數1.確定過盈值 螺桿泵在井下工作時，其過盈值由以下三部分組成： a.給定的初始過盈值1； b.熱膨脹造成的過盈值2(由于井溫一般高出室內溫度，定子外殼是鋼套，襯里是橡膠，橡膠的熱膨脹系數是鋼的

18、熱膨脹系數的50倍以上，不同的熱膨脹系數使定子橡膠內腔變小，即增加了過盈值)； c.橡膠在原油中，尤其在高芳香烴原油中，會產生較大溶脹，使定子內腔變小，這部分由溶脹造成的過盈值為3 。因此，螺桿泵在井下工作時總過盈值為：=1+2+3 螺桿泵選泵分析 總過盈值應根據泵的外特性確定，熱膨脹和油溶脹造成的過盈值2、3可用試驗的方法求得。這樣根據上式便可求出初始過盈值1。討論這個問題的現實意義是：可以用改變轉速的方法改變泵的最高壓力點(揚程)和最佳工作區域；另外，在某些場合，可用小過盈、高速運轉實現高壓頭工作。一般來說：小排量螺桿泵過盈量為0.30.5 mm；大排量螺桿泵為0.1-0.3 mm。螺桿泵

19、選泵分析2.確定泵的耐溫級別 螺桿泵定子橡膠對溫度較敏感。溫度越高，溶脹越大。更要注意的是溫度越高，橡膠老化的速度越快，影響定子壽命。因此，不同井深的油井要選擇不同耐溫級別的定子橡膠。 下泵深度對螺桿泵橡膠溫度要求計算式為： 分別表示螺桿泵橡膠適應的 溫度和地表四季平均溫度，； 下泵深度，m； 螺桿泵轉速，r/min； 地溫梯度，/100m。 還考慮了螺桿泵運轉自身生熱，據經驗和室內實測，每舉升100米，每100轉溫度升高1。當排量小于20%時，或小于10%時，溫升較快。螺桿泵容積效率應大于30%，否則長期運轉會燒泵。螺桿泵選泵分析螺桿泵選泵分析 實際上關于過盈量和耐溫的考慮可以和相關配套廠家

20、結合，通過實際溫度，和油樣試驗進行合理選擇：了解井況獲取油樣溶脹實驗 實驗結果體積溶脹曲線確定橡膠種類確定配泵泵效配泵、試驗臺試驗、生產螺桿泵井選擇橡膠步驟螺桿泵選泵分析5、泵型選擇及參數設計 在螺桿泵應用設計中，合理評價的指標是，工作點是否在最佳工作區。在設計螺桿泵時，要找出它的最佳工作區域，推薦給用戶。典型的螺桿泵外特性曲線螺桿泵選泵分析 從上圖中可以看出，泵的容積效率隨壓力升高而降低。因為在壓力較低時，橡膠密封性能較好，液體漏失很少，轉子和定子橡膠幾乎直接接觸摩擦。由于橡膠的摩擦系數較大，摩擦損失也較大，機械效率低；當壓力升高到有一些液體漏失時，容積效率緩慢降低，干摩擦變為有潤滑的摩擦，

21、機械效率升高；當壓力繼續升高，有大量液體漏失時，容積效率開始大幅度下降，定、轉子間的摩擦變為液體之間的摩擦，摩擦損失很小，機械效率很高。螺桿泵總效率的高效區較寬，它的最高點大約在容積效率曲線的拐彎處附近。在這一區域，泵開始被“擊穿”，容積效率開始急劇下降，但還不是大量下降，機械效率已接近最大值，總效率最高。這一區域為泵的最佳工作區域。泵在這一區域效率最高，而且壽命長。螺桿泵選泵分析 泵在井下工作時，若工作點落在容積效率曲線的右側區域，泵的容積效率很低，甚至抽不出油，失去了螺桿泵高效節能的優勢。這種現象在現場使用中時有發生。另一種情況是，泵的工作點落在容積效率曲線左側區域，這時雖然容積效率幾乎為

22、100%，但潤滑不充分，機械效率非常低，摩擦損失很大，總效率也較低，而且易于使泵過早失效。 設計人員必須找出螺桿泵的最佳工作區域，推薦給現場使用人員，才能使螺桿泵得到合理的使用，減少故障，延長泵的壽命。螺桿泵選泵分析 現場實際應用中,根據現場實際經驗，以上參數的選擇確定一般按照以下原則進行:1、泵型選擇應以待選擇泵型在泵效75左右、轉速80100轉滿足生產液量要求為宜；2、最大下泵深度選擇時應考慮井口回壓及液體沿程阻力影響，一般推薦最大下泵深度為泵理論揚程加100m（200方以上超大排量螺桿泵考慮桿柱強度情況，最大下泵深度受限）泵型理論排量（100轉/分）考慮75泵效理論揚程m推薦最大下泵深度

23、轉子最大徑mm120-3617.312.9751500160055LB230DT4033.1224.841800190054LB580DT2783.562.6251300140058LB800DT24115.286.41200130058LB1100-16158.4118.880090061LB1200DT14172.8129.670080062LB1600-14230.4172.870080064LB1600DT24230.4172.81200110062LB2000DT242882161200100067螺桿泵選泵分析 在油井下泵時選擇思路有兩個：一種是由井選泵；另一種情況是由泵選井。正常

24、情況下是由井選泵，即在油井條件已知的情況下選泵，設計工作參數。優選泵型及參數的原則是什么？螺桿泵選泵分析螺桿泵井的設計目的是什么？ 一是要滿足油井的產能需求，二是確保舉升系統高效運行。同時達到供排協調。設計步驟5、完成設計編寫1、根據地質設計數據及要求確定是否適合使用螺桿泵2、根據作業井史及井身數據情況確定是否適合使用螺桿泵3、優選泵型及生產參數4、優選桿管配套螺桿泵選泵分析設計中關鍵數據1、地質關鍵數據動液面情況 落實設計發出前半年內動液面的變化情況，確保動液面數據穩定可靠；對于液面波動較大和液面臨時上升油井，使用螺桿泵工藝時需要注意。螺桿泵選泵分析設計中關鍵數據1、地質關鍵數據動液面情況設

25、計液量 與動液面結合，進行設計液量及動液面要求泵掛條件下泵型的初選。螺桿泵選泵分析設計中關鍵數據1、地質關鍵數據靜液面情況 落實油井停井后的靜液面情況，看液面是否恢復，不恢復的話應采取相應治理措施。動液面情況設計液量螺桿泵選泵分析設計中關鍵數據1、地質關鍵數據 落實預改造油井是否有對應水井及對應水井工作情況，若無對應水井或對應水井不正常，應慎重考慮下泵深度。對應水井工作情況靜液面情況設計液量動液面情況螺桿泵選泵分析設計中關鍵數據1、地質關鍵數據 落實水泥返高深度以確定適合的完井油管錨定方式水泥返高對應水井工作情況靜液面情況設計液量動液面情況螺桿泵選泵分析設計中關鍵數據1、地質關鍵數據 落實油井

26、出砂情況，對于出砂嚴重井應采取一定治理措施后方可下入螺桿泵。水泥返高對應水井工作情況靜液面情況設計液量動液面情況2、井況關鍵數據出砂情況螺桿泵選泵分析設計中關鍵數據1、地質關鍵數據 泵若下在拐點以下，必須采取相應治理措施。水泥返高對應水井工作情況靜液面情況設計液量動液面情況2、井況關鍵數據出砂情況拐點位置螺桿泵選泵分析桿管配套 該桿柱配套模式可與各排量螺桿泵配套使用，尤其適用于原井桿管偏磨較為嚴重、液量要求較高的油井。在與排量150m3以上大排量螺桿泵配套使用時，推薦使用反扣油管進行管柱配套。 28mm梯形扣全井扶正76mm油管配套模式 螺桿泵選泵分析現場監控要點：（）、28mm梯形扣桿使用中

27、必須配套梯形扣專用扶正器使用。梯形扣專用扶正器要求從泵上第二根開始，每根桿加一個，現場應監控扶正器數量及安裝位置是否按照設計要求執行；（）、油管必須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裝一個油管外扶正器，其余根據情況泵上油管每根添加一個外扶正器。（）、原井桿管情況。及時記錄原井桿管、扶正器的磨損情況并制定相應的更換措施，原井扶正器本體未出現磨損情況而扶正塊出現磨損情況的以更換扶正塊為主；（）、下桿速度。下抽油桿時速度不得太快，防止轉子在下放過程中與管壁磕碰，當轉子接近定子時，下放速度低于2m/min，防止損壞定子橡膠；螺桿泵選泵分析桿管配套連續桿76mm內襯管配套模式 該桿柱配套模式可與各排量螺桿泵配套使用，尤其適用于原井桿管偏磨十分嚴重（前三次平均免修期小于200天）、液量要求較高的油井 螺桿泵選泵分析現場監控要點：（）、內襯管起下情況。對于新送的內襯管要及時進行現場檢驗，出現內襯變形、損壞的內襯管不得下井，同時起下內襯管必須使用專用工具，不得使用撬杠抬動內襯管；（）、原井桿管情況。及時記錄原井桿管的磨