热采工艺中螺杆泵定子橡胶应用论文

螺杆泵采油工艺技术应用研究-社会科学论文螺杆泵采油工艺技术应用研究孙文海刘伟王建胜利油田河口采油厂二矿二队山东东营 257200[摘要]随着经济的不断发展，人们对能源的需求量逐渐提高，石油则成为能源范畴中最为重要的方面，人们愈发关注石油开采及存储。

在上世纪，螺杆泵才有工艺出现于油田开采当中，这一工艺不但能够降低成本，还能够提升原本产量，成为石油企业生产所需的必备因素。

[ 关键词]螺杆泵；采油；工艺；技术引言螺杆泵采油系统作为上世纪末开始运用的采油技术，具备三个构成部分：井下螺杆抽油泵、井下螺杆泵以及地面驱动设备。

螺旋泵采油属于全新机械采油技术，用于驱动的部分主要在地上，大多在井口处，其功能是降低速度或改变速度。

抽油杆柱主要是将上端的驱动系统以及井下的螺杆泵衔接在一起，并将动力传输给螺杆泵。

一、螺杆泵采油工艺特征随着科技的发展，经济的提高，我国螺杆泵采油技术逐渐成熟，并大量使用在各种复杂的油藏中。

相对于其他采油设备而言，螺杆泵采油技术具有以下优势：1、投资低、成本小；相较于水力活塞泵及电动潜油泵而言，螺杆泵的结构尤为简易，设置和维护费用较低，因此成本较低。

2、操控便利；安装占地较小，不会占用多余的面积，还能够有利于设置防盗井口。

3、高超的节能性，效率高，管理费用较低。

工作当中由于无因转动使得惯性损失，令泵容量效率较低。

4、大量使用在抽油田，并适合在其他各种繁琐的混合油田当中。

5、井口回压过高，对于边远井集装运输十分有利。

6、地面电力驱动设施停止转动后，螺杆泵会恢复到正常运转当中[1]。

虽然螺杆泵采油具备很多优势，可是也具有相对的束缚性，体现在以下几方面：1、对操控人员的操控能力标准较高，操控不正确或不标准则较易令螺杆泵的主要设备产生故障。

虽然螺泵与其他泵中的操控相比较为简便，可是对于操控人员而言，假如没有进行适当的操作学习，稍有差池，则会令泵产生问题；2、与杆泵对比而言，总压头过小；3、定子是最为容易令零部件损伤，随之提升维护费用。

采 油 螺 杆泵 的定 子 材 料 为 丁腈 橡 胶 ， 橡 胶 材
料 的特 性 导 致 了本 构模 型确 定 困难 …。高精 度 的
体 积膨胀 或压缩 的静水压力 部分 。 Ｍ— Ｒ， Ｙ ｅ ｏ ｈ ， Ｏｇ ｄ ｅ ｎ ， Ａ — Ｂ和 Ｖ Ｄ Ｗｔ ｉ ｌ 种 较 为 常 用的超 弹性 模 型的表达式依 次为
橡 胶 材料进 行 的基础 试 验与定 子 橡胶 承载 过程 中
的主要 变形 模式 一致 ， 螺 杆泵 工作 过程 中， 定子橡
胶 主要 发生 局 部压缩 、 拉 伸等 变形 ， 因此应 该对 定 子 橡 胶 材料 进 行 单 轴拉 伸 和 单 轴压 缩 试 验 ， 获 得
两种 试验数 据来拟合 本构模 型 ， 但是 一般情况 下 ， 同时使用 拉伸 和 压缩试 验 数据 拟合 橡胶 本构 模型
； ， 卅， ， 卵。
工 程 上 应 用 较 多 的 有 基 于 唯 象 理 论 的Ｍｏ ｏ ｎ ｅ ｙ — Ｒ ｉ ｖ ｌ ｉ ｎ（ Ｍ－ Ｒ ） 模 型、 Ｙ ｅ ｏ ｈ 模 型 和Ｏ ｇ ｄ ｅ ｎ 模 型及 基 于
２ 定 子橡 胶材 料 的单轴 拉伸 和 平面 剪切试 验 螺杆泵 定子橡 胶本 构模 型优化 原则 ： 一是 对
系 。橡胶 材料 一 般 认 为是 体 积 不 可 压缩 材 料 ， 在
此 只给 出应 变 能表 达 式 的偏 斜 部 分 ， 未 给 出代 表
基金项 目： 黑 龙 江省 教 育 厅科 学 技 术 研 究项 目（ １ ２ ５ ４ １ ０ ９ ８ ） 作者简介 ： 韩国有 （ １ ９ ５ ６ 一） ， 男， 黑 龙 江大 庆 人 ， 东北 石 油 大 学 教授 ， 博士 ， 主要 从 事 油 气 田设 备密 封 性 与 可 靠性 分 析研 究 和 教 学

石油工程——毕业论文_螺杆泵合理转速研究高等继续教育毕业设计（论文）题目_____螺杆泵合理转速研究_________学生_________________________________联系电话_________________________________指导教师_________________________________评阅人_________________________________教学站点_________________________________续教育毕业设计（论文）专业_________________________________完成日期______________________________ __摘要螺杆泵采油作为一种重要的机械举升方法，具有很明显的特点和优势，其应用数量与水平正呈明显的上升趋势。

分析和研究螺杆泵合理转速范围，对指导油田实际生产、实现节能降耗有着重要工程实际意义。

本文通过对螺杆泵发展历史、国内外应用现状及发展趋势的调研，在介绍螺杆泵结构及工作原理的基础上，对螺杆泵工作特性曲线及其特点进行了分析；理论分析了影响螺杆泵泵效和系统效率的主要因素，主要有砂粒、定子与转子间配合间隙、温度及转速；通过给出螺杆泵进出口压差计算公式和对抽油杆进行了受力分析，给出了确定螺杆泵合理转速范围的方法；利用给出的方法，编制了计算机程序，并进行了10口井的现场试验研究，结果表明本方法有效、可行。

在综合分析理论研究及现场试验结果的基础上，提出了一些合理化建议，对延长螺杆泵寿命、指导螺杆泵井生产有一定应用价值。

关键词：螺杆泵工作特性曲线转速泵效系统效率续教育毕业设计（论文）目录第1章概述 (1)1.1 螺杆泵采油的发展历史 (1)1.2 国内外应用现状 (2)1.3 本文研究的意义及主要内容 (4)第2章螺杆泵的基本工作原理 (5)2.1螺杆泵的基本工作原理 (5)2.2 螺杆泵相关参数 (8)2.3 螺杆泵工作特性曲线 (11)2.4 螺杆泵最佳/合理工作区的选择 (13)第3章螺杆泵泵效和系统效率影响因素分析 (15)3.1砂粒的影响 (15)3.2 定子与转子间配合间隙对螺杆泵效率的影响 (15)3.3 温度的影响 (21)3.4 转速的影响 (21)第4章螺杆泵合理转速的研究 (23)4.1 螺杆泵进出口压差的计算 (23)4.2 抽油杆受力分析 (25)4.3 算例 (31)4.4 小结及建议 (40)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (48)附录一 (49)续教育毕业设计（论文）附录二 (53)续教育毕业设计（论文）第1章概述1.1 螺杆泵采油的发展历史作为一种新型的机械采油方式——螺杆泵采油核心的螺杆泵已经有了较长的发展历史，19世纪20年代中期法国人勒内·莫依诺发明设计出这种泵，30年代初期，莫依诺原理获得专利权，很快便有很多公司开始生产螺杆泵[1]。

采油螺杆泵定子橡胶失效分析与检验摘要：螺杆泵采油技术具有占地面积小、结构简单、效率高等优点，已经广泛应用于国内各大油田。

螺杆泵核心部件为橡胶定子和金属转子，两者配合运行时形成用于举升原油的密封腔室，但受到高温高压、强腐蚀性介质等油井极端复杂工况环境的影响，定子橡胶材料易产生膨胀，出现硬度下降、材料变软和摩损加剧等现象，橡胶老化加快了定子失效速度，导致螺标泵的使用寿命较短，制约着运行效率，在使用过程中时常出现运行故障。

这就需要对定子橡胶失效进行分析与研究，为选择满足油井工况要求的橡胶材料提供参考。

本文主要分析采油螺杆泵定子橡胶失效分析与检验。

关键词：螺杆泵；失效形式；材料引言螺杆泵定子橡胶损坏是由于溶胀、化学侵蚀和机械磨损导致，机械磨损多伴随着溶胀、化学侵蚀，多种因素共同作用与影响，加快了定子橡胶的失效速度。

从干摩擦、水润滑和油润滑实验结果来看，同样油井环境下橡胶材料磨损会引起机理变化，溶胀导致硬度、耐磨性下降，油液化学成分会侵蚀橡胶表面而改变分子链结构，因此，选择合适的材料对提升定子橡胶寿命有着重要作用。

1、定子橡胶材料类别(1)螺杆泵定子橡胶材料为丙烯腈橡胶，工作温度低于或等于80℃，井下复杂条件要求较高，必须进行研发，将工作温度提高到120℃。

由于其特殊的材料特性2)丁二烯橡胶分类。

①根据聚合温度，可分为高温聚合橡胶和低温聚合橡胶；②根据适用范围，可分为一般型和特殊型丙烯腈橡胶。

油田使用的丁二烯丙烯腈橡胶是由丁二烯丙烯腈组成的二元聚合物。

专用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶包括引入第三单体的三轴共聚物，例如羧甲基橡胶、氢氧化铝橡胶、与聚氯乙烯相结合的apaan橡胶和部分树脂丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶。

2、油田螺杆泵定子橡胶失效分析2.1溶胀失效螺杆泵定子橡胶出现溶胀，会在承压端产生突起，橡胶材料受到溶胀作用影响会导致体积变大，多出的体积会在承压端显现出来，这就是承端端突起的根本原因。

定子弹性体上也会存在一定程度的裂纹损伤，使定子表面变脆、变硬。

螺杆钻具定子橡胶衬套热老化实验与数值模拟研究随着我国油气资源勘探开发向深部地层迈进,螺杆钻具定子橡胶受井下高温热老化影响日益明显,导致螺杆钻具机械输出性能衰减严重。

螺杆马达定子橡胶主要遭受井下环境温度和定子橡胶滞后生热的共同老化作用,定子橡胶的热老化是导致螺杆钻具机械输出效率衰退的重要原因之一;目前的螺杆钻具工作100多小时后其机械输出效率往往会从50%左右下降到35%左右,这个衰退已经严重影响了钻进效率,因此迫切需要清楚热老化对螺杆钻具定子橡胶力学性能及螺杆钻具定子衬套工作性能的影响,以在设计之初提出减小螺杆钻具机械输出性能的综合方案。

本文基于螺杆马达定子橡胶不同温度下的热老化实验,通过拉伸实验得出应力应变数据并拟合出Mooney-Rivlin模型常数和Yeoh模型常数并对所得实验数据及所求得的模型常数数据进行分析,再运用所求得的模型常数结合定子橡胶滞后生热研究进行一系列仿真对比分析,最后对螺杆马达钻进性能参数计算公式进行了进一步的完善和推导,并代入相关参数进行了计算。

具体工作开展如下:(1)进行了不同温度下的螺杆马达定子橡胶衬套的热老化实验,通过拉伸实验得出应力-应变数据,并利用Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型的本构模型常数拟合理论拟合出了不同温度下的Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型本构模型常数。

(2)通过仿真模拟实验将模型计算结果和室内实验测定结果对比,进行Mooney-Rivlin模型与Yeoh模型用于螺杆马达定子橡胶力学分析的适用性研究,得出Mooney-Rivlin模型更适合用于螺杆马达定子橡胶力学性能分析,为后续螺杆马达定子衬套的仿真研究选定了更加可靠的橡胶本构模型。

(3)基于环境温度场,进行了考虑环境温度热老化与不考虑环境温度热老化常规壁厚定子衬套和等壁厚定子衬套热力耦合对比仿真计算分析,得出两种壁厚定子衬套考虑环境温度热老化与不考虑环境温度热老化的仿真结果存在很大差异,研究结果不仅能为螺杆马达定子衬套线型设计及过盈量选取提供一定的参考,更证明了对螺杆马达定子橡胶衬套进行热老化研究具有重要意义。

ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｉ ｍｍｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｗｏ ｒ ｋ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ －
螺杆泵定 子用丁腈基橡胶 的温度 力学效应
赵 海超 ， 王世杰 ， 王 慧 明， 吕晓仁
（ 沈 阳工业 大学 机械 工 程学 院 ， 辽宁 沈阳 ｌ １ ０ ８ ７ ０ ）
摘 要： 为提高螺杆泵定子橡胶 的使 用寿命 ， 从螺杆 泵的实际工作环境 出发 ， 以不 同丙 烯腈 含量 的丁腈橡胶 为试验材料 ， 拉强度 的一 系列变化 ， 研究定 子橡 胶 的温度力 学效应 。结果 表 明： 随着原 油温度 的升 高 ， 低 丙烯 腈丁 腈橡胶 的质量 、 体积和扯断伸长率逐 渐增 大 ， 硬度 逐渐降低 ； 而高丙烯腈丁腈橡 胶则 显示相反 的规律 。三种橡胶 的抗拉 强度 随着原油
温度 的升高逐渐降低 。高丙烯腈含 量的丁腈 橡胶 由于致密 的组织结 构具 有 良好的耐热性和力学性 能。
关 键词 ： 螺杆泵 ； 丁腈橡胶 ； 温度 ； 力 学性能 中图分 类号 ： Ｔ Ｑ３ ３ ６ ． ８ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ — ０ ８ １ ３ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７ — ０ ０ ３ ５ — ０ ４
Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｓ Ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ＆ Ｓ ｅ ａ ｌ ｓ ／ Ｎｏ ． ０ ７ ． ２ ０ １ ５

采油工程
·73·
螺杆泵定子橡胶耐高温高压 H2 S 腐蚀性能研究
张 楠, 姜 滔, 陈明战, 周建堃, 张 倩
( 大庆油田有限责任公司采油工程研究院)
摘 要: 针对在油气田生产过程中井下螺杆泵定子橡胶 H2S 腐蚀严重的问题, 开展了螺杆泵定子橡胶耐高温、 高压、 H2S 腐蚀性能实验评价研究。 为优选该条件下性能良好的定子橡胶材料, 利用高温高压反应釜模拟井下 高温、 高压、 H2S 腐蚀条件, 对 8 种国内常用的定子橡胶材料开展耐高温、 高压、 H2S 腐蚀实验研究, 并依据相 关橡胶评价标准对 8 种橡胶材料耐 H2S 腐蚀性能实验结果进行评价。 实验结果表明: 橡胶材料在 H2S 腐蚀后硬 度升高, 机械物理性能明显下降, 且腐蚀的强烈程度随温度升高而加剧; 其中, 氢化丁腈橡胶耐 H2S 腐蚀性能 要优于丁腈橡胶。 通过该实验评价, 为井下不同工况条件定子橡胶样品的选择提供了重要的参考依据。 关键词: 高温; 硫化氢; 螺杆泵; 定子橡胶; 耐腐蚀性能
为模拟高温、 高压、 H2S 条件的井下环境, 设 定如下 实 验 条 件: 设 计 温 度 分 别 为 60℃ 、 80℃ 、 100℃ 、 120℃ , 设计 压 力 为 15MPa, 设 计 时 间 为 168h, H2S 体积分数为 6%, 具体实验条件如表 2 所示。
表 2 橡胶样品在不同设计温度下的实验条件表
由橡胶制成的定子是螺杆泵的核心部件, 定 子橡胶性能直接影响到螺杆泵在井下的应用范围。 近年来油气田开发主体逐渐转向深层高温且含 H2S 的复杂油气藏[1-2] , 井下的恶劣条件导致定子橡胶 过早老化失效, 大大缩短了螺杆泵的使用寿命, 影响油田正常生产[3-5] 。 橡胶失效的主要原因是, 在高温、 高压、 H2S 腐蚀性环境下橡胶机械物理性 能变差所致。 目前, 对不同橡胶材料耐腐蚀性能 已经有了一些研究[6-9] , 但有关定子橡胶材料耐高 温、 高压、 H2S 腐蚀性能实验评价方面的报道仍然 很少。

探讨螺杆泵采油工艺技术应用摘要：在对油气资源进行开采时，应该结合油田的实际情况，选用满足油井工况的采油工艺技术。

螺杆泵是新型的人工举升装置，比较适用于高黏度、含砂量高、汽油比值较大而且产量较低的油田，对于普通的地下油藏和利用水驱的油藏的开采后期也可以应用。

螺杆泵正在向着标准化、系列化方向不断发展，作为一种油田应用的人工举升装置，比抽油机采油技术有着更多的优点，国内对于螺杆泵的制造和应用都得到了很大的进步，但是，和国外的先进技术水平相比还有很大的差距。

关键词：螺杆泵；采油工艺技术；应用1螺杆泵采油概述螺杆泵采油系统主要由地面部分和井下部分组成，地面部分主要是驱动部分，利用电动机将动力传递给抽油杆，驱动井下部分的螺杆高速旋转，将井液带动到地面上来。

螺杆泵采油技术应用于高含砂、黏度高的油流开采，螺杆泵运行过程中，对抽油杆的断裂情况进行检查，及时发现抽油杆的故障，并及时更换，防止发生严重的安全生产事故，才能保证螺杆泵采油技术的顺利实施。

螺杆泵生产过程中，通过电动机将电能转换为机械能，通过三角皮带或者控制器将高速旋转运动传递给抽油杆，带动井下的螺杆旋转，而将井内的液体开采到地面上来。

由于井下螺杆泵的转子处于旋转状态，非常容易损坏，而增加了修井检泵的频次，因此，合理控制螺杆泵的运行参数，对其进行洗井等强制的措施，能够避免超大的扭矩对转子和抽油杆的影响，提高螺杆泵运行的效率，满足油田开发的需要。

螺杆泵采油时，由于存在大扭矩，因此，在对设备停机维修时，存在严重的安全隐患，必须引起岗位员工的高度重视，通过洗井等措施，将反向的扭矩抵消，或者应用防反转设备，有效地防止螺杆反向旋转，达到安全停机状态。

对螺杆泵井的维护保养，确定在安全的操作范围内，防止安全事故的发生。

2螺杆泵采油工艺在石油开采中的合理应用2.1大排量螺杆泵的应用石油开采中含水量较高的油井，在液油运输中有很高的不稳定性，因此为了缓解此种现象，常规的螺杆泵采油工艺效果不好，而大排量螺杆泵的应用就可以很好地解决这一问题，尤其是在低渗漏油藏定向井方向中极为适合。

行调节 ， 实现 产量 调 节 。
下 正 常生产 Ｊ ，节 省 大 量 的 防 砂 措 施 费用 ，最 大 限度 地发 挥 油 井 产 能 。 常温 螺 杆 泵 致 命 的缺 点
是 耐温 性能 不 足 。 为 了充 分 利 用 螺 杆 泵 的优 势 而 又 避免 其缺 点 ，利用 法 国 Ｐ Ｍ 常温螺 杆泵 在 苏 丹 Ｃ
１２ 螺 杆泵 的主 要 特点 ．
杆 泵 ，不 仅节 省 传 统 “ 、杆 、泵 ” 在 调试 维 护 机
上 的 大量 劳动 力 ，还 可在 稠油 井 出砂 严 重 的情 况
（ ）对 油藏 的适应 能力 强 ， １ 特别 是能 够较 好地 适应 稠 油油 藏和 出砂 油藏 。 （ ）产 量调 节方 便 。螺 杆泵 属于 容积 式泵 ， ２ 其 产量 与 转速 成正 比 ， 可通 过地 面变 频器 对其 转 速进
用 ， 大 限 度 发 挥 油 井产 能 ， 常 温螺 杆 泵 可在 温 度 较 高的 稠 油 油 井 中使 用 ， 宽 了 螺 杆 泵 在 最 使 拓
稠 油 开 采 上 的应 用 范 围。
关 键 词 ： 温 螺 杆 泵 ； 汽 吞 吐 ； 温 井 ； 用 ；Ｎ ３ 常 蒸 高 应 Ｆ Ｅ ８井 中 图 分 类 号 ：Ｅ ３ Ｔ ９３ 文献标识码 ： Ａ
３ ．中 油 辽 河 油 田公 司 ， 宁 辽
盘 锦 １４ １ ） ２０ ０
摘 要 ： 杆 泵 作 为一 种 新 型 的 机械 举 升 工 艺 ， 有 节 能 、 资 少 、 理 方 便 等 诸 多优 点 ， 由 于 螺 具 投 管 但
螺 杆 泵 定 子 橡 胶 耐 温 的 局 限 性 ， 适 用 于 井底 温度 高 蒸 汽 吞 吐 开发 的 油 井 。针 对 这 一 问题 ， 不 开

浅谈螺杆泵采油工艺技术应用工艺和技术是企业生产中的必要条件，能够在工艺技术上得到革命性的发展是企业前进的根源动力，也是衡量一个企业先进程度和发展水平的重要标准。

近几年来随着我国经济的飞速发展，对于能源领域的需求越来越大，石油作为其中最为主要的组成部分，其开采、储运、使用等环节越来越受到重视。

但长期以来，采用大泵提液、小泵探油等传统开采手段的效率一直受到诟病，新的采油工艺一直都在开发和探究当中，直到螺杆泵技术在近几年得到应用，不仅效率得到了提升，积累的原油增产量也十分可观。

根据以往实际工作中得到的经验，对螺杆泵采油系统的优越性和不足和进行了总结的基础上，对螺杆泵配套设施的进行了浅要的分析。

标签：螺杆泵；采油工艺；技术；应用1 螺杆泵采油工艺的特点地面驱动的动态螺杆泵采油是一门新兴起的机械采油技术，起源于二十世纪八十年代。

是借鉴了离心泵液流的平稳性和容积泵效率等多方面优势于一身的新型工艺，凭借自身的优势和广泛的应用近年来得到了良好的发展前景。

螺杆泵采油系统主要由三个大的部分构成，即地面驱动设备、抽油杆柱、井下螺杆泵。

其中负责驱动的装置主要集中在地上，多处于井口位置，主要功能在于减速、变速、提供原动力和承受轴向荷载。

抽油杆柱一方面将上部的驱动系统和井下的螺杆泵进行连接，另一方面，将动力传递给螺杆泵。

井下部分主要有定子和转子两个部分组成。

转子是具有强度高、精度强、表面有镀层等特性的螺杆，定子则是坚固、抗腐蚀、抗油性比较强的橡胶材料，位于钢制硬壳内的泵筒上。

电动机将电网系统提供的电能转化成机械能，通过皮带、齿轮等传输工具传递给驱动头，完成变速过程，驱动头能够将产生的动力通过抽油杆柱传递给井下螺杆泵的转子，使其高速旋转，使得从油藏进入油筒的原油能够连续不断的升出地面，达到开采的目的，这也是螺杆采油工艺的基本原理。

2 螺杆泵采油工艺的优势与不足螺杆泵之所以能够在近几年得到突飞猛进的发展，和其众多的优势有着密不可分的关系，和传统的机械采油设备相比，主要的优势有很多。

的弹性体 ，它适 合 在高 温高压 等 复杂 的钻井环 境下
是 适合 于在 高 温高 压等 复 杂井 况下 工作 的螺杆 泵定 子橡 胶 。
关键 词 螺 杆 泵 定 子 氢化 丁腈 橡胶 物敏 性 过 盈值
高 到 １０℃ 以上 已经 成为 一个 重要 的课 题 ，这 也是 ２
０ 引 言
采 油用 螺杆 泵是 一种 容 积式 泵 ，其 运动 件 只有
体 的三元 共 聚物 ，如羧 基 丁腈 橡胶 、部 分交 联 丁腈 橡胶 和氢 化 丁腈 橡胶 等 。
１２ 影 响 因素 ．
产生抽 汲 和推 挤作 用 ，使 液 、气 、固 ３相 混输 效 果
良好 。我 国从 ２ ０世纪 ８ ０年代 中后 期 开始研 发 和 应 用螺杆 泵 采油 技术 ， 目前 已经具 备独 立 生产各 型螺 杆泵 的条 件 ，但 南于 材料 缺 陷 ，其 最 大扬 程 、寿命 均与 同型 号 的 国外 产 品存 在差 距 。螺 杆泵 定子 材 料
一
丁腈 橡胶 在 深 井 采 油 领 域 能 够 获 得 更 好 应 用 的前
提 。丁腈 橡 胶是 由丁二 烯 与丙 烯腈 聚合 而 成 的 ，按 聚合 温度 分 为高 温 聚合 丁腈 橡 胶及 低温 聚合 丁腈 橡
胶 ，按应 用 范 围可 分 为 通 用 型 和 特 殊 型 丁 腈 橡 胶 。 通用 型 丁腈 橡胶 主要 指 丁二 烯 与丙 烯腈 的二 元共 聚 物 ，用途 广 泛 ，而特 殊 型 丁腈橡 胶包 括 引进 第 ３单
发挥 螺杆 泵 在稠 油携 砂 冷采 中的作 用 ，以及 延 长螺
胶 进行 压 缩／ 回复 作 用 ，使 定 子橡 胶 产生 疲 劳 ，进
而导致 老 化 ，橡 胶性 能 下 降。对 于 固定 配方 的定 子

采油用螺杆泵定子橡胶及其性能的改进探究螺杆泵技术源自于法国，之后在全球范围内得到了十分广泛的应用，在七十年代的时候，这项技术在原有开采基础上得到了较好的应用。

我国这项技术的应用起步较晚，但是经过多年来的发展，现在我国已拥有生产多种螺杆泵技术条件。

但是我国现在生产出来的螺杆泵由于定子材料存在问题，对于其使用年限造成了严重的影响，想要提升原油开采的效率，一定要研究对螺杆泵定子橡胶性能造成影响的原因，并且选择相应的策略进行改进。

文章主要针对这个问题展开具体的论述。

标签：螺杆泵；定子橡胶；丁腈橡胶；性能；改进我国在上世纪八十年代中后期的时候逐渐研究使用螺杆泵采油技术，现在已经能够独自生产各种类型的螺杆泵，但是因为材料方面还存在着一定的问题，不管是最大扬程还是使用期限方面都和同款的国外产品存在较大的差异，螺旋泵定子材料因为受到很多因素的影响，导致橡胶的物理性质改变，使得橡胶提前老化，减少了螺杆泵的使用寿命，并且对其应用范围也造成了限制，必须要改变其选用的材料，并且对其进行进一步的改进，从而提升采油螺杆泵的性能，将其作用最大限度的发挥出来。

1 采油用螺杆泵定子橡胶主要使用的类型1.1 丁腈橡胶丁腈橡胶属于比较经典的一种橡胶定子材料，这种材料主要是丁二烯以及丙烯腈二者聚合形成的，依照聚合温度的差别，分成高温与低温下聚合丁腈。

根据使用途径差异，可以将其分成通用和特殊丁腈橡胶。

1.2 羧基丁腈橡胶羧基丁腈橡胶拥有耐热以及耐磨两个明显的特点，在对其施压后变形不明显，并且拥有较好的弹性，拥有极强的抗撕裂度，能够注压成型，拥有良好的动态性能[1]。

1.3 氢化丁腈橡胶氢化高饱和丁腈橡胶是国外20年代开发的新型饱和耐油橡胶。

通过对丁腈橡胶链段上的丁二烯单元进行选择氢化，将不饱和双键加氢反应，生成饱和碳-碳单键氢化高饱和丁腈橡胶分子链中的氢化丁二烯单元，可使其具有良好的耐热和耐老化性能、耐腐蚀性能、耐低温性能，以及具有能在高温下仍保持与常温相当的物理机械性能的品质。

距。若进一步提高螺杆泵的Ｉ生能 ，必须在螺杆泵定子橡胶材料的选 要综 合考 虑其材料在实 际环境下 的耐疲劳性 能等 。
择及材料 的改进 匕加深研发 ，以提高螺杆泵的使用寿命。
（２）定子转子装配是过盈配合 ，必然会影 响螺杆泵 的容 积
１ 油田螺杆泵定子橡胶材料分析
率 ，而 在油井介质高 温高压作用下 ，使定子橡胶 的膨胀 变大 ，占
螺杆 泵的工作介质是油 、水 、气 的混合物 ，在高温 和高转速
种 ，螺杆泵 的内部没有 阀件 ，流道 简单 ，螺杆 （转子 ）是螺杆 泵唯 的工作环境下 ，定子橡胶在转子高速的周期性 的旋转过程 中，整
一 的运 动件 ，其结构决定了泵内原油扰动性小 ，水力损失相对其 个定子长期处于受挤压的状态。油气 中的烃类 、硫 化氢 、二氧化
０ 引 言
（１）磨损磨耗是指螺杆 泵在 混合油水泥沙等颗粒物井液的
油田采油用的螺杆泵是一种容积泵 ，主要排量有 ４０，７０，１２０， 工作介质环境下工作时 ，泥沙等颗粒物会在高速旋转的泵体 通
２００，３００，４００，５００，８００，１２００，１４００ ｍ 转等 １０种 ，级 数 有 ｌ４ 道 内不停对定子橡胶表面形成摩擦 ，被摩擦部分在泥沙等颗粒
级 ｌ５，１６，ｌ８，２０，２１，２５，２７，３Ｏ，４０等 １０种 ，螺杆 泵 的基本 型号 物 的切割作用下形成细小的颗粒 物从橡胶表面脱落 ，从 而造成
有 ４０—４０，７０—３０，１２０—２７，１２０—３０，２００—２５，３００—２１，４００——１８，５００—２０，８００—１６，８００—１８，１２００—１４，１４００—１６等 １３
他泵较小 。目前油 田用螺杆泵橡胶衬套（定子 ）材料大多采用丁晴 硫 ，能渗入 到橡 胶 中引起膨胀 等故障 ，使 定子橡胶 的性能下 降。

螺杆钻具用高弹性模量橡胶的研究宋　建，罗西超（北京石油机械有限公司，北京　102206）摘要：通过在螺杆钻具电动机定子用橡胶配方中增添改性纳米碳化硅粉体或炭黑N440或分散预处理12687增硬树脂或调整硫黄用量来提高硫化胶弹性模量。

结果表明：增添改性纳米碳化硅粉体，可延长胶料的t10和t90，增大硫黄用量，可缩短胶料的t10和t90；增添改性纳米碳化硅粉体的硫化胶的弹性模量最高，增添炭黑N440的硫化胶的弹性模量次之；增添改性纳米碳化硅粉体的硫化胶的硬度、100%定伸应力和拉伸强度最高，拉断永久变形较小，磨耗质量损失最小，满足设计要求。

关键词：螺杆钻具；电动机定子；丁腈橡胶；弹性模量；改性纳米碳化硅粉体；炭黑；增硬树脂；硫黄中图分类号：TQ336.5；TQ333.7；TQ330.38 文章编号：1000-890X（2020）10-0773-04文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2020.10.0773电动机定子中使用高弹性模量橡胶是螺杆钻具提速增效的一种快捷有效的手段，橡胶的弹性模量大、定伸应力高，有利于提高井下应用螺杆钻具电动机动力，加快钻井速度，缩短钻井周期[1]。

目前螺杆钻具用橡胶的邵尔A型硬度指标为（71±3）度[2]，但弹性模量相对较低，难以满足市场需求，因此开发高弹性模量橡胶成为提高井下螺杆钻具电动机动力的突破点之一。

碳化硅又名金刚砂或碳硅石，硬度仅次于金刚石。

通过特殊工艺方法制备的改性纳米碳化硅粉体无明显团聚现象，分散稳定性高，在橡胶中得到了推广应用[3]。

本工作通过在螺杆钻具电动机定子用橡胶配方中增添改性纳米碳化硅粉体或炭黑N440或分散预处理12687增硬树脂或调整硫黄用量来提高硫化胶弹性模量。

1　实验1.1　主要原材料丁腈橡胶（NBR），牌号Krynac，丙烯腈质量分数为0.334 5，加拿大Sarnia公司产品；炭黑N660和N440，俄罗斯Ivanovo公司产品；改性纳米碳化硅粉体和分散预处理12687增硬树脂，自制。

热采工艺中螺杆泵定子橡胶的研究与应用摘要：随着各大油田对稠油开发日益受到重视，螺杆泵热采工艺已成为各油田针对稠油开采的一个重要的研究方向。

稠油井以蒸汽吞吐开采为主，注气后井温较高，为200摄氏度以上，而普通螺杆泵耐温仅为90摄氏度，致使注气后不能直接下泵生产，螺杆泵应用受到很大局限。

近年来我国在高温螺杆泵研制方面获得突破性进展，通过在多个油田现场应用，性能基本达到设计及生产要求。

关键词：稠油高温螺杆泵橡胶由于螺杆泵是一种用于传送多种化学物质及不同物态液体的举升设备，因此要求定子橡胶具有良好的物理化学性能，主要技术参数包括：抗拉强度好、弹性好、硬度高、耐高温、化学抗腐蚀能力强、溶胀性能及粘接性能好等。

下面从高温橡胶研制、螺杆泵型面设计及压胶工艺、定转子配合间隙、室内检测、现场应用等方面对高温螺杆泵的研制进行探讨。

一、高温橡胶的研制螺杆泵在稠油热采中的主要部件是橡胶衬套，因此高温螺杆泵的研制其核心就是高温橡胶的研制，稠油热采对橡胶的耐温要求至少在150℃以上，普通的丁腈橡胶在90℃以下物理机械性能稳定，是螺杆泵理想的衬套材料，超过120 ℃普通的丁腈橡胶物理机械性能急速下降，在3#标准油120℃条件下其拉伸强度几乎没有，扯断伸长率为零，说明其完全老化。

氟橡胶是既耐油又耐高温的橡胶材料，在250℃条件下其拉伸强度、扯断伸长率没有明显变化，耐磨性能很好。

但由于其内聚力较大，门尼粘度较高，在制造螺杆泵橡胶衬套时必须经过其他配合剂的改性，降低门尼粘度。

同时氟橡胶耐高温水蒸气的性能不佳，我们经过反复试验性能有所改进，但没有达到最佳状态。

在普通丁腈橡胶的基础上，经改性使之成为高饱和度的氢化丁腈橡胶既保持了普通丁腈橡胶优良的耐油及耐水蒸气性能，又使氢化丁腈橡胶的耐高温性能提高到150℃以上，在油类介质中更能耐至170℃以上，氢化丁腈橡胶还具有耐硫化氢的性能。

综合两种橡胶的性能，油井温度在170℃以下，氢化丁腈橡胶是高温螺杆泵理想的衬套材料，其物理机械性能与普通丁腈橡胶在90℃以下的性能相差无几，能适合高温油井长期开采的要求。

螺杆泵定子橡胶材料制备及力学性能研究。

螺杆泵定子橡胶材料制备及力学性能研究是一项重要的研究内容，它
不仅可以提高螺杆泵的性能，而且可以提高螺杆泵的使用寿命。

首先，在螺杆泵定子橡胶材料制备过程中，需要选择合适的橡胶原料，并进行精细加工，以确保橡胶材料的质量。

其次，在橡胶材料制备过
程中，需要考虑橡胶材料的热稳定性、耐磨性、耐油性、耐腐蚀性等
性能，以确保橡胶材料的质量。

最后，在橡胶材料制备过程中，需要
考虑橡胶材料的抗拉强度、抗压强度、抗拉伸性能等力学性能，以确
保橡胶材料的质量。

在螺杆泵定子橡胶材料力学性能研究方面，首先需要对橡胶材料进行
力学性能测试，以确定橡胶材料的抗拉强度、抗压强度、抗拉伸性能
等力学性能。

其次，需要对橡胶材料进行热稳定性、耐磨性、耐油性、耐腐蚀性等性能测试，以确定橡胶材料的性能。

最后，需要对橡胶材
料进行耐久性测试，以确定橡胶材料的耐久性。

总之，螺杆泵定子橡胶材料制备及力学性能研究是一项重要的研究内容，它不仅可以提高螺杆泵的性能，而且可以提高螺杆泵的使用寿命。

因此，在螺杆泵定子橡胶材料制备及力学性能研究方面，应该加强研究，以提高螺杆泵的性能和使用寿命。

螺杆泵采油工艺的合理应用摘要：隨着石油工业的发展，地面驱动螺杆泵在油田上的开采以及死井的再度开发领域都起到了越来越重要的作用，而螺杆泵井生产系统的发展方向也成为科研人员不断探索的一项重要的内容，它直接关系到油田生产的成本和经济效益。

关键词：螺杆泵；采油工艺；合理应用引言近些年来油田采出液之中的含水率呈现着逐年上升的趋势，在采油成本之中吨液能耗所占的比例也在不断地增加，在对油井进行开采期间的经济效益也在不断的降低，这种情况下就需要适当的应用一些举升设备来对成本进行降低。

螺杆泵属于一种容积式泵，其中的运动部件相对较少，并且其中流道和阀件也并不复杂，油流的扰动相对而言也都比较小，排量均匀切具有较强的适应性。

在对螺杆泵多年的开发和研究过程中成功研制出了专用防断脱空心抽油杆，并且随后又在空心转子螺杆泵的研发过程中使螺杆泵井不能测压的问题得以解决。

在当前所研发和应用的螺杆泵采油技术已经表现出了一定的系列化的特点，而且其发展方向也正朝着产业化和标准化迈进。

1螺杆泵采油工艺的技术特点阐述众所周知，采油工作是石油企业面临的主要工作，直接影响到石油企业的后续发展，而螺杆泵采油工艺作为采油工作中最常使用的一种技术，具有诸多技术特点，合理应用螺杆泵采油工艺，不仅可以缩短采油工作时间，还可以保证采油工作效率。

通常情况下，螺杆泵采油工艺的技术特点主要体现在以下几个方面：第一，螺杆泵采油工艺具有经济成本低廉性。

采油工作危险性极大，需要诸多采油工作人员，如果采油工作人员操作不当、技术使用不成熟，极易影响到自身安全，产生不良效应和严重的经济损失。

而螺杆泵采油工艺刚好可以避免此种情况，螺杆泵结构简单，所以安装流程不复杂，采油工作人员可以快速掌握操作技术和维修技术，进而有效节省经济成本。

第二，螺杆泵采油工艺具有安装便捷性。

螺杆泵结构简单，所以需要安装的历程简单，采油工作人员只需要仅通过井口套管四通就可以完成整个安装操作，在此种情况下，可以有效节省安装时间，保证安装防盗罩能够顺利应有，进而提高安全性。