谈采油机械中螺杆泵的技术应用

螺杆泵采油系统工作原理
螺杆泵采油系统工作原理是指通过螺杆泵将地下油藏的原油抽至地面。

具体工作原理如下：
1. 旋转螺杆：螺杆泵中有一对同轴且呈螺旋状的螺杆，其中一个为主动螺杆，另一个为从动螺杆。

当泵驱动机械使主动螺杆旋转时，从动螺杆会跟随旋转。

2. 油液的吸入和排出：当螺杆旋转时，螺杆的螺纹与泵体内的定子螺纹间形成一组密闭腔体。

在泵的吸入侧，当螺杆旋转时，腔体的体积逐渐增大，形成负压，使地下油藏中的原油被吸入腔体中。

在泵的排出侧，当螺杆旋转时，腔体的体积逐渐减小，形成正压，将吸入的原油推送至泵的出口。

3. 油液的运移：原油在被推送至泵的出口后，进入输油管道进行后续的运输和处理。

这样不断重复的吸入和排出过程能够将地下油藏的原油逐渐抽至地面。

总体来说，螺杆泵采油系统通过螺杆的旋转产生的容积变化，借助螺纹封闭腔体，实现了对原油的吸入和排出，从而实现了油液的抽取和运输。

作为节能和节材产品，螺杆泵在工业生产上的应用范围正在不断扩大，需求量也呈现出年年增长的趋势。

螺杆泵的“家族”虽然称不上庞大，但是按照螺杆的标准，它也可以分为例如单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵等不同的类型。

不过他们的类型虽然有所不同，但是它们的基本工作原理和使用的范围是差不多的。

一、工作原理螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的，中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。

各螺杆相互啮合，螺杆与衬筒内壁紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。

随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，这就是螺杆泵的工作原理。

二、应用范围螺杆泵由于结构独特，有自吸能力、效率高、体积小、工作可靠，且可输送粘度范围宽广的各种介质，所以被广泛应用于石油化工、航运、电力、机械液压系统、食品、造纸、污水处理等工业领域。

①适用于输送黏稠液体，比如润滑油，燃油等，以及高分子聚合物。

②输送高粘度介质：根据泵的大小不同可以输送粘度从37000-200000厘泊的介质。

③输送含有颗粒或纤维的介质：颗粒直径可以这30mm（不超过转子偏心距）。

纤维长可以350mm（相当0.4位转子的螺距）。

其含量一般可达介质窖的40%，若介质中的固体物为细微之粉沫状时，含量可达60%或更高也能输送。

德帕姆(杭州)泵业科技有限公司成立于2003年，地处国家级经济技术开发区，注册资金5400万元,占地面积：3.5万平方米，是一家集研发、生产、销售于一体的高新技术企业，主要产品有计量泵、高压往复泵、高压过程隔膜泵、气动隔膜泵、石油化工泵、成套化学加药装置、水处理设备、水汽取样装置、超临界流体设备等。

更多详情请拨打联系电话或登录德帕姆(杭州)泵业科技有限公司官网咨询。

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。

高转速螺杆泵采油技术研究【摘要】针对低转速、大结构螺杆泵井在生产过程中存在的杆管偏磨和能耗高两个主要问题，在理论分析和总结实践经验的基础上，提出了高转速、小结构螺杆泵技术研究，重点对驱动系统和泵的橡胶配方等方面进行了有针对性的调整。

在满足螺杆泵井理论排量的前题下，可减小光杆扭矩，减缓磨损，降低能耗，提高系统效率，最终形成适应于大排量产液井的螺杆泵举升工艺技术。

【关键词】螺杆泵高转速技术研究现场应用1 高转速螺杆泵结构原理及技术优势1.1 高转速螺杆泵结构原理高转速螺杆泵由泵系统和驱动系统两大系统组成。

1.1.1 高转速螺杆泵泵系统高转速螺杆泵的泵系统，其举升液体的原理与普通螺杆泵相同，但高转速下普通泵系统存在结构尺寸大、能耗高、偏磨严重等问题，针对上诉问题，我们研究出能够适应高转速的泵系统，此系统采用了新橡胶配方和高温粘接剂，并且新橡胶配方的机械性能指标有所提高，粘接剂耐温强度也由150℃上升到170℃，附胶率由98%提高到100%。

泵系统的突出特点是在高速运转条件下，由于离心力的作用，能够减小定、转子间过盈量，泵容积效率和单级承压不受影响，摩擦扭矩降低，从而提高了泵的系统工作效率。

根据泵的特性曲线可知，由于泵的抽吸能力在泵压较低时高转速螺杆泵与低转速螺杆泵的性能几乎相同，但随着泵压的提高，由于高转速螺杆泵橡胶硬度的增强，其特性明显好于低转速、大结构的螺杆泵。

1.1.2 高转速螺杆泵驱动系统在高转速螺杆泵驱动系统研究中，地面直驱装置及其密封问题的解决是技术关键。

普通螺杆泵的驱动系统采用二级减速原理，并且驱动头由于自身设计等原因转速提高不上去，不适合高转速螺杆泵的运转。

高转速螺杆泵地面直驱装置采用液压刹车驱动，液压刹车驱动装置是由原动机，液压电机和液压传动部分组成。

采用皮带传动一级减速原理，传动效率大于93%，与在用驱动相比提高10%以上。

并设有液压防反转装置，当反转时，缓慢释放抽油杆倒转速度，液压控制光杆反向扭矩自动释放机构的防反转效果非常显著。

螺杆泵采油螺杆泵采油螺杆泵（PCP，Progressing Cavity Pump）是以液体产生的旋转位移为泵送基础的一种新型机械采油装置。

它融合了柱塞泵和离心泵的优点，无阀、运动件少、流道简单、过流面积大、油流扰动小。

在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，同其它采油方式相比具有灵活可靠、抗磨蚀及容积效率高等特点。

随着合成橡胶和粘结技术的发展，使螺杆泵也成为稠油出砂冷采、聚合物驱油的油田主要的人工举升方式。

生产厂家主要有美国的Centrilift（Baker Hughes公司的分部）、Amoco、Reda等几个大公司，它们以其雄厚的经济、技术实力，很快就研制成功并进入批量生产阶段，在技术及产品上均处于世界领先地位。

在加拿大主要由Corod公司，法国PCM公司，英国的Moyno泵有限责任公司、美国的Kois & Moyno公司，我国现加工制造螺杆泵的厂家有北京石油机械厂、唐山玉联有限责任公司、上海东方、潍坊生建、胜利高原、天津螺杆机械有限责任公司等多家，应用及配套技术也相对成熟，现已成熟的螺杆泵采油配套技术有：管柱防脱技术，杆柱防脱技术、管柱、杆柱扶正技术、螺杆泵井清、防蜡解堵工艺技术。

这些配套技术的成功应用使螺杆泵在稠油开采领域得到了较广泛的应用。

一、螺杆泵采油系统螺杆泵采油系统按驱动方式可划分为地面驱动和井下驱动两大类，而地面驱动按不同驱动形式又可分为皮带传动和直接传动两种形式，井下驱动也可分为电驱动和液压驱动两种形式。

在整个螺杆泵采油系统中，地面驱动发展较早、也较成熟，但是井下驱动避免了地面驱动扭矩的损失、设备也比较少，具有较高的采油效率，国内正处于试验阶段。

1. 地面驱动螺杆泵系统地面驱动螺杆泵装置是利用抽油杆传递地面电机的扭矩，带动井下螺杆泵转动来举升原油。

就其驱动方式而言，它是一种旋转运动的有杆泵。

其装置主要由驱动系统、联接器、抽油杆及井下抽油装置组成。

但随着丛式井、定向井及斜井的日益增多，地面驱动螺杆泵开始暴露出其缺陷，由于不断的扭转常使抽油杆接箍松脱，丝扣损坏，特别是在下泵较深，负荷较大的井中更为严重；另外，在丛式井、定向井和斜井中，常规的地面驱动系统还要经受抽油杆损坏和抽油杆与油管偏磨产生的漏失问题，增加了油井因抽油杆失效所造成的损失，使油井作业费用增加。

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。

螺杆泵工作原理及井下作业流程螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其他抽油设备所不能替代的优越性，它主要适用于稠油、含砂、高含气井的开采，具有体积小、安装方便、无污染、能耗低等易于推广的重要特征。

近几年来随着高黏度原油的开采和三次采油的发展，螺杆泵采油得到了较大规模的应用，随之螺杆泵井的作业工作量也在不断地增加，作业技术也在不断地发展。

1螺杆泵采油系统组成螺杆泵采油系统按不同驱动方式可分为地面驱动和井下驱动两大类。

地面驱动螺杆泵主要有皮带传动和直接传动两种形式。

井下驱动螺杆泵可分为电驱动和液压驱动两种形式，目前油田常用的是地面驱动井下单螺杆泵采油系统。

下面以地面驱动井下单螺杆泵采油系统为例介绍其组成。

图1地面驱动井下单螺杆泵结构示意图1—电控箱；2—电动机；3—皮带；4—方卡子；5—平衡块；6—压力表；7—抽油杆；8—油管；9—扶正器；10—动液面；11—螺杆泵；12—套管；13—防转锚；14—筛管；15—丝堵；16—油层地面驱动井下单螺杆泵主要由电控部分、地面驱动部分、井下螺杆泵、配套工具等四部分组成，其结构如图1所示。

1.1电控部分电控箱是螺杆泵井的控制部分，控制电动机的启、停。

该装置能自动显示、记录螺杆泵井正常生产时的电流、累计运行时间等，有过载、欠载自动保护功能，确保生产井正常生产。

1.2地面驱动部分地面驱动装置是螺杆泵采油系统的主要地面设备，把动力传递给井下泵转子，使转子实现自转和公转，实现抽汲原油的机械装置。

从变速形式上分，有无级调速和分级调速。

机械传动的驱动装置主要由以下几部分组成：1.2.1减速箱：主要作用是传递动力并实现一级减速。

它将电动机的动力由输入轴通过齿轮传递到输出轴，输出轴连接光杆，由光杆通过抽油杆将动力传递到井下螺杆泵转子。

减速箱除了具有传递动力的作用外，还将抽油杆的轴向负荷传递到采油树上。

1.2.2电动机：它是螺杆泵井的动力源，将电能转化为机械能。

一般采用防爆型三相异步电动机。

螺杆泵井合理转速的确定与应用摘要:螺杆泵采油转子转速大小直接影响泵的效率和寿命,不同的环境因素、不同的工况、不同的泵结构参数以及泵在不同使用时期下,对泵的特性有不同的要求,那么转速也就有不同的选取。

如果选取不合理转速,螺杆泵高效节能优点就发挥不出来,本文从影响螺杆泵转速选取的几个重要因素,从理论和实际应用两方面进行了分析讨论,对螺杆泵转速的合理性进行确定,达到提高螺杆泵井合理化生产的目的。

主题词:螺杆泵合理转速确定引言螺杆泵采油技术以其一次性投资少、管理方便、节能效果好等优势,逐渐成为油田注水开采后期一种较为经济有效的机械采油方法之一,尤其适合于稠油、高含气、高含砂油井的开发。

在螺杆泵的日常管理中,转速的确定尤为重要,合理的转速应当与油井的的工况及螺杆泵的结构参数相匹配。

如果转速选择不当,即会使泵效下降,还会影响泵的寿命。

本文针对影响螺杆泵转数的几个主要因素进行讨论,为确定合理转速提供参考依据。

1、螺杆泵井工况分析螺杆泵的转速应用与油井的工况相匹配,不同的工况对转速有不同的要求。

螺杆泵转速影响较大的因素是原油粘度,原油粘度影响泵的充满系数,当泵的转子旋转时,在泵的吸入口处泵的空腔容积逐渐变大,这时,只要有一定压差,原油便可迅速充满空腔。

泵的转速越高,流道内液流的轴向速度就越大。

若油液粘度较大,则因其流动性差,泵吸入口的水力阻力将变的很大,油液就不能很快充满吸入腔,使泵的容积效率急剧下降。

由于油液不能完全充满泵的密封腔以及油液中大量气泡的产生,造成转子、衬套之间的局部干摩擦,并有剧烈的振动和噪声产生,会对泵的寿命产生严重的影响。

对于地面驱动的螺杆泵,还要克服抽油杆柱在井中旋转所受到的流体阻力。

根据流体力学,假设牛顿流体μ为常量,在等速旋转的条件下,作用在抽油杆上流体转动阻力为:M=πμd12d22Lω/(d12-d22)(1)式中,μ为原油粘度,Pa.s;ω为抽油杆旋转角速度,rad/s;L为抽油杆长度,m;d1,d2分别为抽油杆外径、油管内径,m。

221CPCI中国石油和化工石油工程技术螺杆泵采油技术研究现状及趋势廖　健（中国石油长庆油田分公司第三采油厂安全环保科　宁夏银川　750006）摘 要：自20世纪中期法国学者RenMoineau获得第一个螺杆泵的专利之后，螺杆泵采油技术发展迅速。

螺杆泵因其独特的优势在油气田开发中发挥着巨大的作用。

本文概述了螺杆泵采油技术的原理及优势，重点分析了针对我们油田地质特征螺杆泵在应用过程中存在的一些难点，并提出了相应的建议，最后对我国螺杆泵采油技术的发展趋势进行了展望，对于我国采油事业的发展具有一定的理论指导意义。

关键词：螺杆泵　采油　现状　趋势1 引言上世纪30年代发过学者成功的发明了螺杆泵并申请了第一个专利，近年来随着众多学者的不断深入研究，螺杆泵采油技术得到了进一步的发展，在油气田开发过程中发挥了重大的作用。

螺杆泵技术的不断发展，螺杆泵采油技术的应用从重油已经发展到了大排量井及排水采气井中。

这逐渐显示出了螺杆泵正想着规范化系统化的方向发展。

螺杆泵作为一种机械采油设备，我国在设备的制造以及工艺的应用方面也取得了很大的进步。

上世纪80年代初美国、加拿大等国外众多学者自主研发了扬程在500m-2000m 之间的一系列螺杆泵产品，并在油气田开发过程中取得了很好的应用效果。

我国在螺杆泵采油技术方面起步较晚，但是随着我国科技的不断发展各项技术不断发展，目前我国已经大规模的形成了螺杆泵采油系统，且自主研发出一系列的排量为2-240m 3/d ，扬程为500m-1800m 的螺杆泵产品。

目前该项产品已经在各大油田的采油事业中发挥了极大的作用。

2 螺杆泵工作原理及特点2.1 螺杆泵的结构目前成功研发出取得不错效果的采油螺杆泵主要有如下四种结构：（1）采油单螺杆泵。

单螺杆泵的结构最简单，也是国内外井下采油中最主要的一种结构。

这种螺杆泵在工作时的扭矩是采用抽油杆所传递。

因此，在当井底排量很大的情况下难以实现深井采油。

所需要的动力主要由电动机和马达提供。

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。