螺杆泵在石油开采中的优劣性
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一,2MPS油气混输双螺杆泵适用范围:2MPS 油气混输双螺杆泵专业用于油田上含有油,汽,水等多相介质原油的输送.提高老油井的产油量和充分利用油中的天然气.流量:0-1000m3/h压力:0-5.0Mpa粘度:0.5-1×106mm2/s温度:-30-280℃含气量:0-100%二,2MPS油气混输双螺杆泵特点:1,在油井采出物产量下降的老油田,使用油气混输双螺杆泵可最大程度上降低井口背压,100%的提高这些老油井的产量,提高油田的效益,在几个月内收回投资.2,在边缘油田,采用油气混输泵进行采出物混输,可以大大节省小油田的前期投资,把边缘性小油田与大区域油田联接起来,实现这些边缘油田的经济而有效的开采.3,在沙漠油田,采用油气混输泵可以把沙漠腹地油井的采出物直接送至沙漠边缘的集输站,简单可靠无人看守的井口混输泵替代繁杂的井口油气分离设备,可大大降低油田建设前期投资,同时使油田工人避免在恶劣环境下工作成为可能.4,使用在油田大的集输站,可以不加任何分离设备就可以把集输站的油,气,水混合物直接压送到远处加工厂进行处理.5,对于较为偏远的油井或是对于油非常粘稠的油田,可以采用油气混输泵作为油井接力泵,把油井采出物升压至主管线所要求压力,送进主管线.三,2MPS油气混输双螺杆泵泵结构说明:1,泵的一对螺杆采用同步齿轮驱动,使得螺杆之间无金属接触,确保油气混输泵能够在100%气运转.2,泵腔采用大流道设计,泵腔内有足够多的存液,即使在100%气的情况下,保证泵可靠运行30分钟.3,采用独立润滑的机械密封,机械密封内带有循环自润滑装置,能够在泵运行时,机械密封内的润滑油自动循环冷却和冲洗机械密封,确保机械密封的长久寿命.4,针对气液混输及原油中含有较多沙砾的恶劣工矿,螺杆型线作了特殊设计,螺杆的表面采取强化处理,保证了关键零件的耐磨性.5,采取闭环变频自动控制,自动跟踪泵的进口压力调节泵的转速,保证泵工作在可靠高效的区域.。
螺杆泵的详细介绍
螺杆泵
螺杆泵是一种结构简单,制造成本低,广泛应用的轴向循环泵,它包
括一个固定在泵体上的螺旋轴,该螺旋轴上一端覆有螺杆,另一端带
有涡轮或分动筒,其原理是将轴向运动转化为径向运动,即将物体诱
导到泵封头中,形成负压高于大气压的区域,从而使物体往泵出汁口
处流出。
1、螺杆泵的结构
螺杆泵由轴、螺旋、轴套、轴承壳、轴承座、轴承以及结构齿轮组成,其中,轴向循环泵的轴通常是以一个螺杆作为轴的构件,在轴的两端
装有两个端盖,轴上螺杆的形状可以是圆柱形或梯形,其中,梯形螺
杆的排量比圆柱形螺杆的排量大,然而,它的性能稳定性不如圆柱形
螺杆,另外,轴承壳是支撑轴承的组件,轴承座是连接轴承壳与泵体
的组件,轴承类型分为滚动轴承和滑动轴承,常用的有深沟球轴承和
滚针轴承,轴承的主要作用是承受轴上的转矩以及分流外部载荷,防
止轴受损。
2、螺杆泵的优缺点
螺杆泵具有可靠性高,运行可靠,抗冲击、耐热性能优良,无污染,
体积小,重量轻,安装和迁移方便,性价比高等优点,但它也有一些
缺点,如泵送能力、噪音大、效率较低等。
3、螺杆泵的应用场合
螺杆泵常用于工业管道系统、输送机械液体、空调冷却、换热循环系统、燃油系统、液压系统、消防系统等各种系统中。
另外,也可用于石油天然气、船舶排水、化学工业、冶金工业、热力发电站等场合。
综上所述,螺杆泵是一种结构简单,制造成本低,性能稳定而又经济实惠的轴向循环泵,广泛用于石油天然气、船舶排水、冶金工业、热力发电站等场合,且它具有抗冲击性能优良,操作可靠,声级低,无污染,可靠性高等特点,所以得到了广大用户的青睐。
螺杆泵的分类、区别和优缺点分析1螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵等。
下面佰诺泵阀分别从结构、特点、性能参数、应用场合四个方面来简单地阐述这三种螺杆泵之间的区别以及各自的优缺点等等。
一、单螺杆泵结构:单头阳螺旋转子在特殊的双头阴螺旋定子内偏心地转动(定子是柔软的),能沿泵中心线来回摆动,与定子始终保持啮合。
特点:1、可输送含固体颗粒的液体;2、几乎可用于任何粘度的流体,尤其适用于高粘性和非牛顿流体;3、工作温度受定子材料限制。
性能参数:流量可达150m3/h,压力可达20MPa应用场合:用于糖蜜、果肉、淀粉糊、巧克力浆、油漆、柏油、石腊、润滑脂、泥浆、粘土、陶土等。
二、双螺杆泵结构:有两根同样大小的螺杆轴,一根为主动轴,一根为从动轴,通过齿轮传动达到同步旋转。
特点:1、螺杆与泵体,以及螺杆之间保持0.05~0.15mm间隙,磨损小,寿命长2、填料箱只受吸入压力作用泄漏量少3、与三螺杆泵相比,对杂质不敏感性能参数:压力一般约为1.4MPa,对于粘性液最大为7MPa,粘度不高的液体可达3MPa,流量一般为6~600m3/h,最大1600m3/h;液体粘度不得大于1500mm2/s。
应用场合:用于润滑油、润滑脂、原油、柏油、燃料油及其他高粘性油。
三、三螺杆泵结构:由一根主动螺杆和两根与之相啮合的从动螺杆所构成。
特点:1、主动螺杆直接驱动从动螺杆,无需齿轮传动,结构简单;2、泵体本身即作为螺杆的轴承,无需再安装径向轴承;3、螺杆不承受弯曲载荷,可以制得很长,因此可获得高压力;4、不宜输送含600m以上固体杂质的液体;5、可高速运转,是一种小的大流量泵,容积效率高;6、填料箱仅与吸入压力相通,泄漏量少。
性能参数:压力可达70 MPa,流量可达2000m3/h。
适用粘度为5~250 mm2/s的介质。
应用场合:适宜于输送润滑油、重油、轻油及原油等。
也可用于甘油及粘胶等高粘性药液的输送。
以上就是单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵之间结构特点、性能参数以及应用场合之间的区别,用户可以根据介质特点、参数要求以及实际场合来选择合适的螺杆泵。
潜油螺杆泵装置沈阳大学王子贵一、产品用途该潜油直驱螺杆泵装置的特点是潜油电机在螺杆泵上端,电机的转子轴是空心,用来走井液。
主要适用于开采高黏度、高含蜡、高含沙、高含气原油,在斜井、水平井、沼泽区块和海上平台作业中,其泵效高、同比采油量能耗低、泵检周期长、制造成本低、维护费用低、节能效果显著等。
二、技术特点1、将有杆采油工艺变为无杆采油,消除了抽油杆与油管之间的磨损。
2、抽吸连续平稳,不对油层产生压力激动作用,泵的排量稳定,油液流动无扰动,便于计量。
3、不易发生气锁,具有破乳作用。
4、适用于直井、斜井、水平井、尤其适用于杆管偏磨井。
5、机械采油设备中同比采油量能耗低、泵效高。
6、采用大功率步进永磁电机并直接驱动螺杆泵,电能利用率在80%以上。
7、该种电机低速转矩大,特别适合含沙量大及稠油的井况。
8、井口控制器采用无位置传感器磁通矢量控制,使系统运行更平滑稳定。
9、保护功能齐全,可对电机欠载、过载、过电压、欠电压、短路、三相电压及电流不平衡等有效保护。
10、可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单。
11、耐颠簸震动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长。
12、效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速损耗。
13、综合节电率可达20%-60%。
三、技术参数(一)1、电机功率:6KW2、工作电压:380V3、额定电流:12A4、工作转矩:285N〃M(200r/min)5、环境温度:120℃(二)1、电机功率:8KW2、工作电压:380V3、额定电流:16A4、工作转矩:380N〃M(200r/min)5、环境温度:120℃(三)1、电机功率:10KW2、工作电压:380V3、额定电流:20A4、工作转矩:475N〃M(200r/min)5、环境温度:120℃。
各种螺杆泵产品典型应用范围螺杆泵是一种以螺杆为工作元件,通过螺杆的旋转将液体或气体输送到一定压力或流量的设备。
螺杆泵由于具有结构简单、工作可靠、输送介质广泛等特点,在工业生产中有着广泛的应用范围。
一、化工领域:1.输送稠密介质:螺杆泵能够顺利输送高粘度、高黏度的介质,如焦油、树脂、沥青、聚合物等,在橡胶、涂料、制药、塑料等行业具有重要应用。
2.输送腐蚀介质:螺杆泵可以使用不锈钢等耐腐蚀材料制成,适用于输送腐蚀性介质,如酸、碱、盐溶液等,在化工生产中有着广泛应用。
3.输送高温介质:螺杆泵能够承受高温环境,适用于输送高温介质,如沥青、石油、化工原料等,广泛应用于炼油、化工等领域。
二、石油工业:1.原油输送:螺杆泵在原油输送中具有可靠性高、压力稳定、输送效率高等特点,可广泛应用于石油勘探、输油管等领域。
2.油田注水:螺杆泵可用于油田注水,将水或其他介质注入油井,从而提高油田开采效果。
3.炼油过程中:螺杆泵用于输送石油炼制过程中的原料、成品油、副产品等,如重质油、渣油、沥青等。
三、食品工业:1.输送食品浆糊:螺杆泵适用于输送食品浆糊、果泥、果酱等高粘度食品液体,如奶制品、调味品、果汁等。
2.饮料生产:螺杆泵可用于输送饮料、乳制品、浓缩果汁、糖浆等。
3.食品工艺中的材料输送:螺杆泵广泛应用于食品工艺中的颗粒输送、烘干输送、酿造输送等工艺。
四、造纸工业:1.纸浆输送:螺杆泵适用于输送高浓度纸浆、废纸浆等,在造纸过程中起到重要的作用。
2.纸浆回收:螺杆泵可用于纸浆回收系统,将废纸浆输送至回收处理设备。
五、电力工业:1.垃圾焚烧厂:螺杆泵用于输送垃圾焚烧厂产生的粉煤灰、废渣等固体废弃物。
2.流化床锅炉:螺杆泵适用于流化床锅炉中的循环输送,如煤粉输送、灰渣排出等。
六、环保工业:1.污水处理:螺杆泵可用于输送污水、污泥等废水处理过程中的介质,如工业污水、城市污水处理等。
2.垃圾处理:螺杆泵可用于垃圾处理设备中的输送、压缩等过程。
人工举升方式对比人工举升是在地层的天然能量不足以维持自喷生产或者虽然可以自喷生产,但是产量达不到要求时,在井筒中下入机械设备对流体做功,使流体能流到地面的工艺流程。
目前在油气田开发中常用的举升方式有:有杆泵采油和无杆泵采油,有杆泵细分为游梁式抽油机和螺杆泵,无杆泵采油分为电潜泵举升、水力活塞泵采油和水力射流泵采油等。
以下将对抽油机、螺杆泵以及电潜泵的优缺点、适用条件、应用现状进行对比。
一、工作原理对比1.抽油机有杆泵采油是以地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体的举升方式。
抽油机是最常见的有杆泵采油,它的悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。
工作原理:动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴,带动曲柄作低速旋转。
曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动。
挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。
2.螺杆泵地面驱动螺杆泵是以井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵的采油方式。
工作原理:流体沿着螺杆泵的全长,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端,压力不断升高,流量非常均匀。
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。
3.电潜泵电潜泵地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机,使电机带动多级离心泵旋转,将电能转换为机械能,把油井中的井液举升到地面。
电潜泵采油装置主要由三部分组成:由潜油电机、保护器、分离器和多级离心泵组成的井下机组部分、电力传输部分以及由控制屏、变压器和接线盒组成的地面控制部分。
工作原理:电机带动泵轴上的叶轮告诉旋转时,叶轮内液体的每一质点受离心力作用,从叶轮中心沿叶片间的流道被甩向叶轮四周,液体压力和速度同时增加,经过导流道被引向上一级叶轮,这样逐级经过所有的叶轮,使液体能逐级增加,最后获得一定的压头,将流体举升至地面。
概述地面驱动井下螺杆泵是近几年在国内外众多油田上得到广泛应用的新型采油设备,对原油的开采起了重要作用。
螺杆泵采油系统主要由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成,地面驱动装置将井口通过抽油杆的旋转运动传递到井下,驱动螺杆泵工作。
井下螺杆泵是一种旋转式容积泵,它的主要工作零件是一个旋转的转子和固定的定子,井下的螺杆泵由转子和定子组成,转子是螺杆泵中唯一的运动部件,它是由高强度钢经精加工及表面镀鉻而成;定子是在钢管内模压高弹性合成橡胶而成,根据不同的应用场面合有多种橡胶类型。
由于转子与定子配合时形成一系列互相隔开的封闭腔,当转子转动时,封闭腔沿轴向向由吸入端向排腔的运移由吸入端推挤到排出端。
这种封闭腔的不断形成、运移、消失,起到了泵送液体的出端运移,在排出端消失,同时吸入端形成新封闭腔,其中腔内所盛满的液体也就随着封闭作用。
由于螺杆是等速旋转,所以液体出流流量也是均匀的。
螺杆泵在采油生产中将成为一种普遍应用的机械采油设备,随着应用技术的日益完善,螺杆泵采油技术的配套发展有着广阔的应用前景。
应用:机械行业:使用极为广泛,用于液压油输送,系统增压,润滑油输送等造船业:用于输送,增压,燃油喷射泵,润滑油输送泵电厂:各种原油,重油,燃油的输送油田:原油及原油提炼的其它油品,包括沥青等。
地面驱动螺杆泵采油系统示意图,如图1。
图1 地面驱动螺杆泵采油系统示意图1、电控柜2、驱动电机3、齿轮箱体4、密封盒进口连接5、动力传输装置6、井口三通7、防喷器8、油管9、套管10、转子11、定子12、尾管13、油管锚主要配套设备由上到下对螺杆泵主要部件进行介绍:(一)地面驱动装置工作原理及作用:支撑并驱动抽油杆,进而带动井下螺杆泵,完成把井下液体抽汲到地面的工作。
停机时,防反转装置吸收抽油杆反转扭矩,防止脱扣。
装置组成:地面驱动装置实物视图,如图2所示图2 地面驱动装置实物图A、驱动电机驱动电机为Y系列三相异步电动机,其安装在电机调节板上,通过改变辅助支撑的长度来改变电机的位置。
摘要螺杆泵以其运动部件少、排量均匀、适应性强等特点在油田得到广泛的应用。
多头单螺杆泵与单头单螺杆泵相比具有排量大、效率高、能耗低、转子受力状况好等优点,在国际上得到逐步的推广。
国内由于对多头单螺杆泵的理论和试验研究较少,目前各油田多数采用单头单螺杆泵。
因此,对多头单螺杆泵进行深入的理论研究具有十分重要的现实意义。
其中,合理地选择构成螺杆一衬套的型线是一个尚待深入研究的重要课题。
本文主要针对多头单螺杆泵的线型进行深入的理论研究,即在多头单螺杆泵的转子和定子是刚性接触,它们的配合间隙(或过盈)刚好为零的假设前提下,不考虑油田现场的实际影响因素,对转子和定子的线型进行研究。
根据多线式单螺杆钻具的设计理论,将螺杆——衬套副的形成分为轴向型线和端面型线两部分。
并对单螺杆泵端面型线进行详细的分析比较后,最终对其端面型线提出两种方案:采用短幅内摆线的外等距曲线作为定子原始齿形曲线,其共扼曲线作为转子齿形曲线,及采用短幅外摆线的内等距曲线作为转子原始齿形曲线,其共扼曲线作为定子齿形曲线的两种多头单螺杆泵的设计方法。
通过数学推导得出了分别采用以上两种端面型线设计螺杆——衬套副方法的定子和转子的数学方程。
利用UG软件对这种新型的多头单螺杆泵的定子线型及转子线型进行实体建模。
采用UG软件中的“公式表达式”功能,完成定子和转子的端面型线生成。
运用UG软件中的二次开发软件,完成了其轴向型线的生成。
最后对装配后的螺杆——衬套副进行运动学分析。
关键词:螺杆泵,线形,运动学分析,仿真设计Kinetic Analysis and Simulation of Multi-lobeProgressing Cavity PumpAbstractProgressing cavity pumps have been brought into wide use because of its predominant application in the oil field. The multilobe pumps are making inroads into the industry to be used under different operating conditions. Although the design has been mainly based on empirical standards and trail and error modifications, a more phenomenally optimum design of the pump is required to achieve a high efficiency.In this thesis, the multi-lobe single screw pump is taken as the research object. The conjugate tooth profiles of the rotor and stator are studied, on the condition that the stator comes into rigid contact with the rotor, and neglecting the practical influencing factors at the oil field.According to the theory of mulitlobe pumps, mulitlobe pumps are divided into end-section and axial direction. After a detailed analysis and comparison, two plans are proposed as follows: (1) the curtate hypocycloid is chosen to be the original flank profile of stator while the conjugate tooth profiles to be the flank profile of the rotor, (2) the curtate epicycliod is chosen to be the original flank profile of rotor while the conjugate tooth profiles to be flank profile of the stator.Through mathematical deduction of two plans, the mathematical equations of the stator and rotor are obtained. UG software is used to model the stator and rotor of the mulitlobe pumps. In the UG software, UG/OPEN GRIP is induced to build a mathematical expression of axial direction. Finally, a kinematic analysis of mulitlobe pumps is perfromed.Key Words: Progressing cavity pump, Tooth profile, Kinetic analysis, Simulation design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1石油人工举升技术及其发展趋势 (1)1.2螺杆泵采油工艺的特点 (2)1.3螺杆泵设计理论的发展状况 (3)1.3.1国外螺杆泵设计理论的发展状况 (3)1.3.2国内螺杆泵设计理论的发展状况 (4)1.4螺杆泵设计中待解决的关键技术问题 (5)第二章螺杆泵转子型线设计基础理论及螺杆泵定转子常用型线 (7)2.1头螺杆—衬套副啮合的基本知识 (7)2.1.1瞬心线及其性质 (7)2.1.2 Willis定理 (7)2.1.3共轭曲线及其性质 (8)2.1.4坐标变换方法 (8)2.1.5共轭曲线的求法—齿廓法线法 (14)2.2常用的啮合线型 (17)2.3摆线型线 (19)2.3.1摆线简介 (19)2.3.2短幅外摆线 (22)2.3.3短幅内摆线 (25)2.4等距曲线 (27)第三章多头螺杆泵定转子曲面的数学建模 (29)3.1多头螺杆泵端面型线及其轴向延展分析 (29)3.2多头螺杆泵定转子型线的确定 (30)3.2.1短幅内摆线的外等距曲线(定子) (30)3.2.2短幅内摆线的外等距曲线的共轭曲线(转子) (31)3.2.3短幅外摆线的内等距曲线(转子) (32)沈阳工业大学硕士学位论文3.2.4短幅外摆线的内等距曲线的共轭曲线(定子) (33)3.3 多头螺杆泵定、转子空间轴向型线数学建模 (34)第四章多头螺杆泵实体建模与运动学 (39)4.1仿真模型基本参数与U NIGRAPHICS软件介绍 (39)4.2多头螺杆泵定、转子端面型线编程与实现 (42)4.3多头螺杆泵定、转子空间轴向型线编程与实现 (52)4.4多头螺杆泵实体建模与仿真 (54)4.5多头螺杆泵运动学分析 (54)4.6多头螺杆泵运动学仿真 (55)4.6.1 ADAMS软件简介 (55)4.6.2基于ADMS的多头螺杆泵运动学仿真 (58)第五章结论与展望 (66)5.1结论 (66)5.2展望 (66)参考文献 (67)在学研究成果 (70)致谢 (71)第一章绪论1.1石油人工举升技术及其发展趋势目前,采油方法有自喷采油法和机械采油法两种。
螺杆泵的工作原理及特点
螺杆泵,也称渐进式容积泵,由定子和转子组成。
它是利用螺杆的旋转来吸入和排出液体的泵。
最适合于吸取和排出带有粘性的液体。
也是一种采油工具,属于有杆采油设备。
一、工作原理
对于采油螺杆泵来说,顺着螺杆泵的长度,在转子的外表面和定子橡胶衬套的内表面之间形成有多个密封腔。
当转子旋转时,转子和定子的密封衬套内表面会在吸入端不断形成密封腔室,并朝着排气端移动,最后在排气端消失。
油在吸入端压力差的作用下被吸入,并从吸入端被推向排出端。
压力持续增加,流速非常均匀。
螺杆泵的工作过程本质上就是密封腔室的连续形成,发展和消失的过程。
二、特点
由于螺杆泵的衬套由橡胶制成,因此螺杆与衬套之间的相对运动是滚动加滑动的,这为高粘度,含砂高,高含气原油的运输创造了有利条件,而且螺杆泵的数量少,流量大,油流扰动小,所以它可以在高粘度原油中有效地工作。
螺杆泵智能工况诊断技术在油田的应用螺杆泵智能工况诊断技术是油田开采中应用比较广泛的一种方式,油田开采过程中应用螺杆泵智能工况诊断技术,能够实现自动诊断,自动控制,无人值守,能够远程监控,防盗报警,实现数字化、网络化管理。
螺杆泵智能工况诊断技术能带来极大的便利和安全,所以如何进一步实现智能的螺杆泵工况诊断、提高油田开采系统的生产设计和管理水平,是当下急需探索的问题。
标签:螺杆泵;智能;诊断技术前言:在油田中应用螺杆泵智能工况诊断技术,需要完善螺杆泵配套工艺,提高螺杆泵携砂能力等手段,促进油田螺杆泵采油技术水平。
虽然在现阶段的油田现场应用方面取得了很大的成绩,但也存在着一些问题,比如调参不合理、不及时导致了系统效率较低,电流、套压、扭矩偏高导致了设备故障甚至发生事故。
所以技术人员应积极研究螺杆泵技术并实现在油田中的应用。
一、油井工况实时诊断系统技术原理螺杆泵智能工况诊断技术的原理是:真正实现闭环控制和准确控制螺杆泵井的动液面、电流、扭矩、套压、转速等重要参数,实现实时测量、实时诊断、在线调参以及及时处理问题。
这项技术包括的四个子系统分别是数据采集系统、跟踪系统、控制系统和远程无线监控系统。
数据采集系统能够实现螺杆泵井的动液面、扭矩、轴向力、电流、电功率、转速等工况数据的在线检测,跟踪系统需要分析数据并计算,实时跟踪螺杆泵井的工作状态,计算出它的供液情况、载荷情况、抽汲情况及变化规律,控制系统是通过变频调速器保持螺杆泵采油的工作效率,远程无线监控系统需要进行信息传输和远程控制,将油井的异常情况用短信息发送给管理者。
螺杆泵工况常见的诊断方法有电流法诊断、憋压法诊断、扭矩法诊断、液量变化法诊断这几项。
二、技术特点这项系统有很多的优点,例如,实时监测动液面,通過对动液面的监测,防止油井沉没度较低时抽空,出现烧泵现象;跟踪测量并分析电流、有功功率、动液面、供液情况等,判断结蜡、杆断、偏磨等现象的出现或趋势,根据结蜡的原因,制定热洗制度,防止断杆,及时发现偏磨,避免管漏,延长使用期限和检泵周期;优化和设计螺杆泵井的设计,采用变频自动调速或停机,减少损坏螺杆泵井;使用远程无线监控,将螺杆泵的原始信息传输到控制管理中心,信息、调参、故障报警等可实现远程控制,保存油井的工作参数等信息,方便人们的检索和查阅。
80我国有着非常丰富的稠油资源,储藏量大,开发难度不高,因此备受业内人士的关注,形成了大量的稠油生产基地。
但以往针对稠油资源的开发以注蒸汽开采为主,存在较为严重的出砂问题,且成本较高,推广难度大。
针对这一问题,近年来我国开始尝试应用螺杆泵技术进行稠油开发,取得了一定的成效。
以下针对稠油开发中对螺杆泵采油技术的应用要点进行分析与总结。
1 螺杆泵采油技术原理螺杆泵由定子、转子两个部分构成,的螺旋形过盈配合形成连续密封式腔体结构,在转子旋转过程中满足介质传输的要求。
沿螺杆泵全长,于定子橡胶衬套内表面以及转子外表面间形成多个密封式腔体结构。
在转子转动过程中,两者间不断形成密封式腔式室,并沿排出端发生推移并最终消失。
在这一过程中,受到吸入端压差因素的影响,介质被吸入其中,并逐步推挤至排出端,促进压力的持续性升高。
作为一种具有良好节能效益且结构简单的采油设备,螺杆泵采油在稠油开发领域中的应用具有一系列的优势,如结构简单且成本低廉,螺杆泵容积效率高,对黏度适应范围广等等,并且在高含砂井、高含气井稠油开发中也有着良好的适应能力。
但随着稠油开发领域中对螺杆泵采油技术的进一步应用以及相关经验的累积,也在实践中发现了螺杆泵采油技术存在的一些问题与不足,如定子橡胶损坏频率较高,导致检泵次数较多且检泵时必须起下管柱,导致操作人员的不变。
并且,定子橡胶在耐热温度方面的限制导致其无法在主蒸汽经中应用。
除此以外,由于螺杆泵采油技术下定子、转子需要实现过盈配合,运转期间热量必须通过井液带走,以免定子橡胶出现老化或膨胀等问题,对其使用寿命产生不良影响。
2 螺杆泵采油技术应用在现阶段稠油资源开发过程中,为进一步提高油井稠油出产效率,应当参考螺杆泵生产动态模型进行优化设计,并综合考虑产油性能、重油油井条件等相关因素对螺杆泵采油性能的影响,以合理优化螺杆泵型号、工作深度、光杆型号等相关参数的选择,在确保螺杆泵工作状态最佳的前提下,合理降低开发成本,提高原油产出效率。
石化工业用泵是石化生产装置中用量最大的传动设备,它像心脏输送血液那样把各种液体体介质如原油、成品油、化工原料,以及各种中间产品和成品输送到其他地方。
石化工业用泵占全国工业用泵总量的三分之一。
苏州埃立特流体设备有限公司专业为客户提供高品质进口化工泵。
石化用泵按照工作原理、结构可分为叶片泵、容积式泵和其他形式的泵。
双螺杆泵是容积式转子泵它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的。
螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双、三和五螺杆泵。
螺杆泵的特点是流量平稳、压力脉动小、有自吸能力、噪声低、效率高、寿命长、工作可靠;而其突出的优点是输送介质时不形成涡流、对介质的粘性不敏感,可输送高粘度介质。
螺杆泵的转子是通过精加工表面镀络的高强度螺杆,泵筒由坚固、耐泊、抗腐蚀的合成橡胶精磨成型,然后被永久地粘接在钢壳体内而成。
工作原理:
1、各啮合螺杆之间以及螺杆与缸套间的间隙很小,在泵内形成多个彼此分隔的容腔
2、转动时下部容腔增大,吸入液体,然后封闭。
3、封闭容腔沿轴向推移。
4、新的吸入容腔又在吸入端形成。
5、一个接一个的封闭容腔移动,液体就不断被挤出
优点:
1、压力和流量范围宽阔,压力约在3.4-340千克力每立方平厘,流量可达100立方厘米每分钟;
2、运送液体的种类和粘度范围宽广;
3、因为泵内的回转部件惯性力较低,故可使用很高的转速;
4、吸入性能好,具有自吸能力;
5、流量均匀连续,振动小,噪音低;
6、与其它回转泵相比,对进入的气体和污物不太敏感;
7、结构坚实,安装保养容易。
螺杆泵在石油开采中的优劣性
发表时间:
2014-09-15T09:59:16.140Z 来源:《科学与技术》2014年第4期下供稿 作者: 赵永仁
[导读] 展望螺杆泵近年来在我国石油行业中发展较快,但是与国外先进技术相比,差距仍较大
中油辽河石油勘探局华油实业公司
赵永仁
摘要:石油的开采过程中,螺杆泵正发挥着越来越大的作用。螺杆泵以其独有的特点发挥着常规抽油机所不能及的技术优势,适用性
广,经济效益佳。设计科学、合理的螺杆泵采油系统,可以为油田快速发展提供强有力的保证,为老油田、低效益油田二次开发提供技术
支持。
关键词:螺杆泵;工作原理;优越性;约束条件石油行业是工业的命脉,近年来我国石油工业得到快速发展,一批新技术、新工艺被
陆续投入到石油生产中,其中,以螺杆泵为代表的新兴举升方式正在大庆、辽河、胜利等各油田快速发展。
螺杆泵以低成本、适应性强、低能耗等优点在油田生产中得到广泛的应用。本文重点介绍螺杆泵的工作原理、优缺点以及约束条件。
1 螺杆泵的工作原理螺杆泵采油系统工作时,由地面动力设备带动抽油杆柱旋转,连接于抽油杆底端的螺杆泵转子随之一起转动,井
液从螺杆泵下部吸入,由上端排出,并从油管流出井口,再通过地面管线输送至计量站。螺杆泵是靠空腔排油,由于定子比转子多一条螺
旋线,所以在转子与定子间形成一个个互不连通的封闭腔室,当转子在定子中旋转时,封闭空腔沿轴线方向由吸入端均匀地挤到排出端,
同时,又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入,这样,封闭空腔随着转子的旋转而不断变换位置,并呈现周期性的重复出现,且转
子沿着自己的轴线旋转的同时又平行于定子轴线并绕定子轴线沿一定的半径作圆周滚动,从而将井内的流体由底部密封腔逐级推向顶部密
封腔,并逐级提高压力,这样,把杆管环空中的流体连续不断的举升到地面。
定子和转子之间形成一系列的密封腔室,转子运动时(行星运动),密封腔室在轴线方向沿螺旋线运动,按照旋向,输送原油。由于
转子是由金属材料制成,而定子是由弹性材料制成,所以两者组成的密封腔室很容易在入口管路中获得较高的真空度,使泵具有自吸能
力,甚至在气、液混输时也能保持自吸能力。
根据单螺杆泵采油系统的工作示意图,转子转动180°过程中,转子在定子中的位置。连续输液的过程,是以连续不断地打开和关闭密
封腔室而实现的。当定子
-转子副中吸入的第一个密封腔室的容积增加时,在它和吸入端的压差作用下,油流便进入第一个密封腔室,随着
转子的转动,这个密封腔室开始封闭,并向排出端移动。就这样,油液通过一个又一个的密封腔室从吸入端被推挤到排出端,压力不断升
高,排量非常均匀,从而形成稳定的环空螺旋流动。因此,螺杆泵抽油井杆管环空中井液的流动形态与抽油机井不同,是典型的稳定环空
螺旋流动。
2 螺杆泵采油系统的特点2.1 螺杆泵采油系统的优越性螺杆泵与其它机械采油设备相比,具有以下优点:(1)螺杆泵与电动潜游泵、
水力活塞泵以及游梁式(链条式)抽油机相比较而言,结构简单,价格低廉,节省空间,并且一次性投资少。
(2)地面装置结构简单,安装使用方便,可以直接座在井口套管的四通上,占地面积小,除原井口外,不另占面积,可以方便的加上
一个防盗井口房。
(3)能耗低、管理费用低。由于螺杆泵是螺旋式抽油的容积泵,流量无脉动,轴向流动连续,流速稳定,因此它与游梁式抽油机相
比,没有液柱和机械传动的惯性损失。它是现有机械采油设备中能耗最小,效率较高的机种之一。
(4)粘度适用范围广,可以举升稠油。一般来说,螺杆泵适合于粘度为8000mpa?s(50 °C )以下的各种含原油流体,因此多数稠油
油田都可以使用。
(5)适应高含砂井。理论上看,螺杆泵可以输送含砂量达80%的砂浆。在原油含砂量高(除砂埋之外)的情况下螺杆泵可以正常生
产。
2.2 螺杆泵采油系统的局限性虽然螺杆泵采油具有很多优点,但是在某些方面也存在一定的缺点。
(1)定子容易损坏,若定子的寿命短,则检泵次数多,每次检泵都必须起下管柱,增加检泵费用。
(2)螺杆泵定转子之间需要有流体润滑,如果仅仅依靠粘度较低的流体润滑工作,那么螺杆泵过热将会引起定子弹性体老化,烧毁。
(3)注蒸汽油井对螺杆泵的定转子橡胶有害。
3 螺杆泵工作约束条件3.1 沉没度的约束条件油井的沉没度过低,泵在供液不足的状况下抽汲时,可产生液击现象,并导致额外的冲击
载荷。液体的冲击载荷与泵径的关系很大,泵径越大冲击载荷越大,液击使杆管最大载荷与最小载荷的差值增大,螺旋扭矩也增大,杆、
管断脱的可能性增大。如果油井长期在低沉没度状态下连续工作,原油脱气,粘度增大,容易造成结蜡,加速了杆柱的螺旋扭曲,还会产
生偏磨,这种磨损不仅伤害抽油杆接箍,也严重损坏油管。且再加上沉没度小,油套环形空间内的液体就少,对油管的径向束缚力就小,
油管的径向摆动就会相对剧烈,易引起杆、管断脱。
油井的沉没度过高,油井的流压就增大,当超过了合理界限时,相对一些薄差油层,由于渗透率低或者地层压力低,会抑制该层不出
液,使该井的产液层层间矛盾突出。而且,当沉没度超过合理的沉没度后,油井的产量不再增加。
螺杆泵的容积效率一般控制在30%~90%较合理,容积效率不合理会导致螺杆泵的工作性能优势得不到最好的发挥,因此由式(1)~
(
3)计算沉没度范围的界线值。
3.2 入泵介质对泵体的损害入泵介质在很大程度上影响着井下螺杆泵的正常工作,除满足必要的沉没度外,入泵流体中H2S 的含量对
橡胶定子有着致命性的影响,目前仅有国外几家大公司垄断着高温高压及高酸性条件下的橡胶配方,进口价格高昂。国内有几家高校进行
了相关实验,虽已具备井下橡胶密封件等小块耐
H2S的橡胶产品,但还未见真正意义上的橡胶螺杆泵产品配方,各种耐高温橡胶螺杆泵在
实际油井中生产时间短,经济效益差。
4 展望螺杆泵近年来在我国石油行业中发展较快,但是与国外先进技术相比,差距仍较大。螺杆泵以易管理、适应性强、低耗等诸多
优势在石油工业中广泛应用,只要石油科研工作者以更大的决心改进、提高我国的螺杆泵采油技术水平,螺杆泵举升工艺就可以在我国石
油行业中发挥更大的作用。