人工舉升理論5

1、人工舉升理論人工舉升理論石油大學(xué)吳曉東第五講第五講 螺桿泵采油螺桿泵采油 自自1930年發(fā)明螺桿泵以來，螺桿泵技術(shù)年發(fā)明螺桿泵以來，螺桿泵技術(shù)工藝不斷改進(jìn)和完善，特別是合成橡膠工藝不斷改進(jìn)和完善，特別是合成橡膠技術(shù)和粘接技術(shù)的發(fā)展，使螺桿泵在石技術(shù)和粘接技術(shù)的發(fā)展，使螺桿泵在石油開采中已得到了廣泛的應(yīng)用。目前在油開采中已得到了廣泛的應(yīng)用。目前在采用聚合物驅(qū)油的油田中，螺桿泵已成采用聚合物驅(qū)油的油田中，螺桿泵已成為常用的人工舉升方法。為常用的人工舉升方法。 螺桿泵井設(shè)備 圖41 機(jī)動(dòng)螺桿泵井的系統(tǒng)組成 1一動(dòng)力系統(tǒng)；2一轉(zhuǎn)盤；3一三通；4一地面管線；5一井口；6一計(jì)量站；7一動(dòng)液面；8一抽油桿；

2、9一油管；10一抽油桿扶正器;；11一螺桿泵；12一油層螺桿泵的結(jié)構(gòu) 圖42 單螺桿泵的結(jié)構(gòu)示意圖 1一泵殼；2一襯套；3一螺桿；4一偏心聯(lián)軸節(jié)；5一中間傳動(dòng)軸； 6一密封裝置；7一徑向止推軸承；8一普通連軸節(jié)螺桿泵的工作原理 螺桿泵是靠空腔排油，即轉(zhuǎn)子與定子間形成的一個(gè)個(gè)互不連通的封閉腔室，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運(yùn)移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油也就隨之由吸人端均勻地?cái)D到排出端。同時(shí)，又在吸人端重新形成新的低壓空腔將原油吸人。這樣，封閉空腔不斷地形成、運(yùn)移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的原油不斷地吸人，通過油管舉升到井口。 抽油管柱受力分析

3、抽油管柱受力分析 圖43 油管受力模型簡圖扭力 (1) 轉(zhuǎn)子扭矩M1； (2) 抽油桿磨油管M2； (3) 油管內(nèi)流體旋轉(zhuǎn)摩擦扭矩M3 拉壓力 轉(zhuǎn)子正常工作時(shí)作用在定子上的拉、壓力F1(上提、下放時(shí))； 抽油桿作用在油管上的摩擦力F2； 柱自重F3； 外加管柱拉、壓力F4； 液體向上流動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力； 抽油桿自重F5； 螺桿泵轉(zhuǎn)子與定子吸附在一塊時(shí)，上提力F6； 有效液柱作用在定子上的力F7。 受力分析受力分析 圖44油管柱受壓失穩(wěn)后在套管中的狀態(tài)變化螺桿泵的工作特性曲線螺桿泵的工作特性曲線 圖46典型的螺桿泵工作特性曲線過盈量的影響 圖47過盈量對容積效率的影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響 圖48 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

4、速對容積效率的影響粘度的影響 粘度增加使得漏失量減小，有利于提高泵的容積效率和系統(tǒng)效率 粘度的增加將使流動(dòng)阻力增大而降低泵的充滿程度和舉升高度，泵的容積效率和系統(tǒng)效率也隨之降低 泵的摩擦增大將增加阻力扭矩 泵的理論排量泵的理論排量 Tedqp4TendQpt5760圖49 單螺桿泵的螺桿圖410 襯套斷面形狀及螺旋線的形成泵的容積效率泵的容積效率 tvQQ系統(tǒng)效率系統(tǒng)效率 inhPP泵的扭矩泵的扭矩 由于螺桿泵的吸大端和排出端存在壓差，所以螺桿一襯套副中的液體將對螺桿施加力的作用。 定、轉(zhuǎn)子間存在過盈量，將會使定、轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生摩擦阻力扭矩 轉(zhuǎn)子有功扭矩轉(zhuǎn)子有功扭矩 PTedMp2定子與轉(zhuǎn)子間的摩

5、擦扭矩定子與轉(zhuǎn)子間的摩擦扭矩 )(ofrfrkM螺桿泵抽油合理工況參數(shù)分析螺桿泵抽油合理工況參數(shù)分析 螺桿泵能否正常工作、壽命的長短、效益的高低與螺桿泵合理工作參數(shù)的確定有直接的關(guān)系 螺桿泵系統(tǒng)的合理轉(zhuǎn)速螺桿泵系統(tǒng)的合理轉(zhuǎn)速 螺桿泵轉(zhuǎn)速越高，泵效越高 螺桿泵轉(zhuǎn)速越高，泵的舉升壓頭越高 泵的轉(zhuǎn)速越高，泵的理論排量越大 在壓頭相同、排量相同的條件下，高轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩小 提高螺桿泵轉(zhuǎn)速的不利因素 螺桿泵轉(zhuǎn)速提高，增加螺桿泵定轉(zhuǎn)子的磨損 轉(zhuǎn)速越高，單位長度內(nèi)的定轉(zhuǎn)子間的生熱量越大，引起橡膠熱脹，定、轉(zhuǎn)子之間的扭矩增加，整個(gè)抽油系統(tǒng)的負(fù)荷上升 螺桿泵轉(zhuǎn)速大，抽油系統(tǒng)抽油桿與油管的摩擦力增大，加劇泊管、抽袖桿

6、的摩損 螺桿泵轉(zhuǎn)速提高，桿管系統(tǒng)受力的疲勞程度增加。地面驅(qū)動(dòng)裝置受力條件變差，電機(jī)功率變大 驅(qū)動(dòng)螺桿泵抽油的合理電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)螺桿泵抽油的合理電機(jī)功率 電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)考慮螺桿泵光桿所需實(shí)際功率，也就是正常工作時(shí)的功率。 正常工作時(shí)的啟動(dòng)功率，一般電機(jī)的啟動(dòng)電流是電機(jī)正常電流的三倍，為了保證在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不燒電機(jī)，應(yīng)留有保險(xiǎn)系數(shù)。 螺桿泵停泵，用防反轉(zhuǎn)止動(dòng)，扭矩不釋放，再啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，實(shí)際是滿載啟動(dòng)，這時(shí)啟動(dòng)扭矩較大。 合理沉沒度的確定合理沉沒度的確定 螺桿泵抽油沉沒度是螺桿泵抽油系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，沉沒度過高，影響油井產(chǎn)量。 若控制的過低，影響泵的吸入狀況，使泵效降低。螺桿泵定子橡膠發(fā)熱，定、轉(zhuǎn)子間的摩阻