第三章 螺桿泵

1、主講李樹臻一、一、 螺桿泵的結(jié)構(gòu)與工作原理螺桿泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l1螺桿泵的結(jié)構(gòu)形式l螺桿泵的主要組成部分是螺桿（轉(zhuǎn)子）及與之相配套的襯套（定子）。螺桿泵按其具有的螺桿的個(gè)數(shù)不同，可分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵、五螺桿泵等。在油田所用的螺桿抽油泵泵中，以單螺桿泵為主。本節(jié)主要討論單螺桿泵。 l1、地面部分 2、井下部分l單螺桿泵又叫漸進(jìn)式容積泵，由定單螺桿泵又叫漸進(jìn)式容積泵，由定子和轉(zhuǎn)子組成，兩者的螺旋狀過盈子和轉(zhuǎn)子組成，兩者的螺旋狀過盈配合形成一系列密封的腔體，通過配合形成一系列密封的腔體，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的傳輸。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的傳輸。l按螺桿的螺線頭數(shù)單螺桿泵又分

2、為單頭螺桿泵和多頭螺桿泵。井下單螺桿泵由哪幾部分組成？井下單螺桿泵由哪幾部分組成？ 0 90 180 270 360 5 4 3 2 1 1-下接頭；2-限位銷；3-定子；4-轉(zhuǎn)子；5-上接頭 井下單螺桿泵由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鋼制外套和井下單螺桿泵由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鋼制外套和橡膠襯套組成，轉(zhuǎn)子由合金鋼的棒料經(jīng)過精車、鍍鉻并拋橡膠襯套組成，轉(zhuǎn)子由合金鋼的棒料經(jīng)過精車、鍍鉻并拋光加工而成。轉(zhuǎn)子有空心轉(zhuǎn)子和實(shí)心轉(zhuǎn)子兩種光加工而成。轉(zhuǎn)子有空心轉(zhuǎn)子和實(shí)心轉(zhuǎn)子兩種。 螺桿泵定子是用丁腈橡膠襯套澆鑄粘接在鋼體外套內(nèi)而形成的一種腔螺桿泵定子是用丁腈橡膠襯套澆鑄粘接在鋼體外套內(nèi)而形成的一種腔體裝置。定

3、子內(nèi)表面呈雙螺旋曲面，與轉(zhuǎn)子外表面相配合。體裝置。定子內(nèi)表面呈雙螺旋曲面，與轉(zhuǎn)子外表面相配合。l在單螺桿泵中，只有一個(gè)螺桿，。l螺桿的任一斷面都是半徑為R的圓，如圖3-1所示。整個(gè)螺桿的形狀可以看成是由很多半徑為R的薄圓盤組成，不過這些圓盤的中心O1分布在一條圓柱螺旋線上，該圓柱的半徑為螺桿泵的偏心距e，螺旋線的螺距為t。螺桿一般是由合金鋼調(diào)質(zhì)后經(jīng)防腐耐磨處理的，具有較高的強(qiáng)度和耐磨性。圖3-1 單螺桿泵的螺桿l螺桿泵定子襯套是由橡膠襯套粘接在鋼體外套內(nèi)形成的，其的斷面形狀是由兩個(gè)半徑為R(等于螺桿斷面的半徑)的半圓和兩個(gè)長度為4e的直線段組成的長圓形，如圖3-2所示。襯套的內(nèi)表面就是由很多這

4、樣的斷面所組成的導(dǎo)程為T(T2t)的雙頭內(nèi)螺旋面。襯套的旋向與螺桿的旋向是相同的。 圖32 單螺桿泵的襯套圖33 圖33 螺桿襯套副的密封線和密封腔室l(1)接觸點(diǎn)與接觸線l將螺桿置于襯套內(nèi)，則在每一個(gè)橫截面上，螺桿斷面與襯套斷面都有相互接觸的兩個(gè)點(diǎn)。在不同的橫截面上，接觸點(diǎn)是不同的。當(dāng)螺桿斷面位于襯套長圓形斷面的兩端時(shí)，螺桿和襯套的接觸為半圓弧線，而在其它位置時(shí)，螺桿和襯套僅有a、b兩點(diǎn)接觸，如圖3-3所示。l（2）密封腔l這些接觸點(diǎn)在螺桿襯套副的有效長度范圍內(nèi)構(gòu)成了兩條空間密封線兩條空間密封線，而且在襯套的一個(gè)導(dǎo)程了內(nèi)同半圓半圓弧接觸線弧接觸線形成一個(gè)完整的密封腔。這樣，沿螺桿泵的全長，在

5、螺桿的外螺旋表面和襯套的內(nèi)螺旋表面間形成了一個(gè)一個(gè)的密封腔室。 沿著螺桿泵的全長，在轉(zhuǎn)沿著螺桿泵的全長，在轉(zhuǎn)子外表面與定子橡膠襯套內(nèi)表子外表面與定子橡膠襯套內(nèi)表面間形成多個(gè)密封腔室；隨著面間形成多個(gè)密封腔室；隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸入端轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸入端轉(zhuǎn)子與定子橡膠襯套內(nèi)表面間會(huì)不斷定子橡膠襯套內(nèi)表面間會(huì)不斷形成密封腔室，并向排出端推形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液移，最后在排出端消失，油液在吸入端壓差的作用下被吸入，在吸入端壓差的作用下被吸入，并由吸入端推擠到排出端，壓并由吸入端推擠到排出端，壓力不斷升高，流量非常均勻力不斷升高，流量非常均勻 。螺桿泵工作原螺桿泵工

6、作原理理 螺桿泵工作的過程本質(zhì)上也就是密封腔室不斷形成、推移和消失的過程。螺桿泵工作的過程本質(zhì)上也就是密封腔室不斷形成、推移和消失的過程。l當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺桿襯套副中靠近吸人端的第一個(gè)腔室的容積增加，在壓力差的作用下，混合液便進(jìn)入第一個(gè)腔室。之后該腔室形成封閉；以螺旋方式向排出端移動(dòng)，并最終在排出端消失。同時(shí)在吸入端又形成新的密封腔。l（4）泵油原理l由于密封腔室的不斷形成、推移和消失，使油液通過一個(gè)一個(gè)密封腔室，從吸人端推擠到排出端，壓力不斷升高。由于密封腔室的推移速度是恒定的，理論上螺桿泵的流量是非常均勻的，不存在流量波動(dòng)。 l襯套的一個(gè)導(dǎo)程內(nèi)形成一個(gè)完整的密封，稱為一級(jí)。采油螺桿泵單級(jí)舉

7、升揚(yáng)程一般不超過70m水柱，即單級(jí)最大工作壓力不超過07MPa。目前國產(chǎn)螺桿泵單級(jí)工作壓差設(shè)計(jì)為05MPa左右。單級(jí)工作壓差主要是靠定、轉(zhuǎn)子間的過盈來實(shí)現(xiàn)的。過盈越大，單級(jí)工作壓差越大，轉(zhuǎn)子扭矩越大。過盈越小，單級(jí)工作壓差越小。所以螺桿泵定、轉(zhuǎn)子間的過盈應(yīng)選合理值。過盈量的確定必須在掌握了定子橡膠物性，特別是橡膠的熱脹、溶脹性能的基礎(chǔ)上方能確定。 l由于螺桿泵的襯套由橡膠制成，螺桿與襯套間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為滾動(dòng)加滑動(dòng)，為高粘度、高含砂、高含氣原油的輸送創(chuàng)造了有利的條件，加之螺桿泵的運(yùn)動(dòng)件少，過流面積大，油流擾動(dòng)小，使其能在高粘原油中高效工作。 l單螺桿泵的理論流量由下式計(jì)算：lQi4eDTn m3/

8、minl或 Qi5760eDTn m3/dl式中 e螺桿的偏心距， m；l D螺桿斷面的直徑， m； l T定子襯套的導(dǎo)程， m;l n螺桿的轉(zhuǎn)速。 r/minl單螺桿泵的泵效由下式計(jì)算：lQQil式中 單螺桿泵的泵效。lQ單螺桿泵的實(shí)際產(chǎn)液量；l螺桿泵采油系統(tǒng)在按驅(qū)動(dòng)類型可分為地面驅(qū)動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩大類。l1地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)l（1）傳動(dòng)形式分類）傳動(dòng)形式分類 根據(jù)傳動(dòng)形式不同，可分為皮帶傳動(dòng)和直接傳動(dòng)兩種型式。l1)皮帶傳動(dòng)l電動(dòng)機(jī)(柴油機(jī)或液壓馬達(dá))、皮帶傳動(dòng)輪、減速器等均置于地面采油井口裝置上面。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置工作時(shí)，帶動(dòng)抽油桿和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將油舉升到地面。l2)直接

9、傳動(dòng)l將電動(dòng)機(jī)通過行星減速器與抽油桿光桿直接連接，驅(qū)動(dòng)抽油桿旋轉(zhuǎn)。 圖圖34地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油示地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油示意圖意圖1電控柜；電控柜；2電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)；3皮帶；皮帶；4方卡子；方卡子；5平衡重平衡重；6壓力表；壓力表；7抽油桿；抽油桿；8油管；油管；9抽油管扶正器；抽油管扶正器；10動(dòng)液面；動(dòng)液面；11螺桿泵；螺桿泵；12套管；套管；13防轉(zhuǎn)錨；防轉(zhuǎn)錨；14篩篩管；管；15絲堵；絲堵；16油層油層l以地面驅(qū)動(dòng)井下單螺桿泵采油系統(tǒng)為例介紹系統(tǒng)組成。它是由地面驅(qū)動(dòng)部分、井下部分、電控部分、配套工具及其它井下管柱等五部分組成。l地面驅(qū)動(dòng)部分：包括減速箱、皮帶傳動(dòng)、電機(jī)、盤根盒、支撐架、方卡子

10、等。l井下泵部分，主要由抽油桿、接頭、轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向頭和油管、接箍、定子、尾管等組成。為了防止油管、定子脫扣，在尾管下部應(yīng)安裝油管錨定裝置。l電控部分：包括電控箱、電纜等。配套工具部分：包括防脫工具、防蠟器、泵與套管錨定裝置、單向閥、封隔器等。l常規(guī)及簡易井口裝置、正扣及反扣油管、實(shí)心及空心抽油桿、抽油桿扶正器、光桿扶正器等，另外，采油樹、抽油桿、光桿等均為常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)成品。 l地面驅(qū)動(dòng)設(shè)備可分為電機(jī)、柴油機(jī)、液壓等方式。現(xiàn)以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為例，介紹地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵抽油系統(tǒng)。l地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油一股適用于井深1000m左右的直井。l其工作原理是：地面動(dòng)力帶動(dòng)抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，使螺桿泵轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，油井產(chǎn)出液經(jīng)

11、螺桿泵下部吸入，由上端排出，并沿油管柱向上流動(dòng)。 l這種采油方法簡便，實(shí)際使用時(shí)井下不需要再裝泄油裝置，由于螺桿泵轉(zhuǎn)子隨抽油桿柱下入或起出，螺桿泵轉(zhuǎn)子一旦脫離定子，油套管之間便連通，于是起到了泄油的作用。同時(shí)可在生產(chǎn)過程中測量動(dòng)液面，使用費(fèi)用也較低，是較理想的采油方法之一。l按驅(qū)動(dòng)形式不同，可分為電驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種形式。動(dòng)力置于并底，不用抽油桿。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。l將潛油電動(dòng)機(jī)、保護(hù)器與螺桿泵組合在一起，下入井下，利用電纜將其地面電力輸送到井下潛油電動(dòng)機(jī)，地面上有變壓器和自動(dòng)控制柜等。當(dāng)井底電機(jī)接通電源后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿泵工作，將井底原油泵入油管內(nèi)，并通過油管柱流至井口，最后輸送到計(jì)量站。正

12、常工作時(shí)泄油器（同電動(dòng)潛油離心泵）通孔是關(guān)閉的，起下油管時(shí)泄油器旁通孔被打開，使油套管之間相互連通，便于起下油管作業(yè)。圖3-5 電動(dòng)潛油螺桿泵采油示意圖l井口；2出油口；3油管；4螺桿泵；5篩管；6保護(hù)器；7井下電機(jī)；8油層；9電控箱；10套管；11電纜l電動(dòng)潛油螺桿泵采油工藝簡單，而且可在不停產(chǎn)情況下直接測量動(dòng)液面，但井底電機(jī)、電纜及其接頭在井液中的絕緣仍是個(gè)棘手的問題。l利用地面泵提供一定壓力和排量的液體，通過導(dǎo)管通向井下液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)抽油。l整個(gè)系統(tǒng)分為地面和井下兩部分：地面設(shè)備有動(dòng)力液泵、管匯、油水分離器等；井下部分有動(dòng)力油管、液馬達(dá)、封隔器、及螺桿泵。工作時(shí)供液泵將高壓動(dòng)力液

13、供給液馬達(dá)，液馬達(dá)帶動(dòng)螺桿泵工作，井底原油從其上部排出并與動(dòng)力液混合后流入油套環(huán)形空間。由于封隔器的存在，油水混合液只能由油套環(huán)形空間返回井口，經(jīng)分離計(jì)量后輸至大罐，分離出的水再注入供液泵。 圖36 液壓螺桿泵采油示意圖1動(dòng)力液；2井口；3出油管線；4油管；5液馬達(dá)；6套管；7-封隔器；8螺桿泵；9篩管；10一死堵：11油層l正常工作時(shí)，旁通閥靠壓力差處于關(guān)閉狀態(tài)。起下管柱時(shí)，閥靠彈簧打開，使油套環(huán)空相互連通，從而起到平衡管柱內(nèi)外壓力的作用。l由此可見，液壓螺桿泵采油雖然比電動(dòng)潛油螺桿泵復(fù)雜，涉及到的設(shè)施較多，且在測試液面時(shí)須關(guān)井停泵，但這些設(shè)施相對(duì)容易解決，且系統(tǒng)工作可靠，并能根據(jù)油層供液能

14、力、動(dòng)液面高度及泵掛深度，確定出系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，同時(shí)一個(gè)地面站可集中管理多口井，便于維護(hù)和管理。l螺桿泵與其它機(jī)械采油設(shè)備相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：l(1)由于結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格較低，節(jié)省一次投資。l(2)地面裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可直接坐在井口套管四通上，占地面積小，除原井口外，幾乎不另占面積。l(3)泵效高、節(jié)能、管理費(fèi)用低。由于螺桿泵是螺旋抽油的容積泵，流量無脈動(dòng)，軸向流動(dòng)連續(xù)，流速穩(wěn)定，因此它與游粱式抽油機(jī)相比，沒有液柱和機(jī)械傳動(dòng)的往復(fù)慣性力。泵容積效率可達(dá)90，它是現(xiàn)有機(jī)械采油設(shè)備中效率較高的機(jī)種之一。l(4)適應(yīng)粘度范圍廣，可以舉升稠油。一般來說，螺桿泵適合于粘度為8000mPa.s以下的

15、各種含原油流體，多數(shù)稠油井都可應(yīng)用。l(5)適應(yīng)高含砂井。從理論上來講，螺桿泵可輸送含砂量達(dá)80的砂漿。在高含砂的情況下螺桿泵仍可正常生產(chǎn)。l(6)適應(yīng)高含氣井。螺桿泵不會(huì)發(fā)生氣鎖，故較適合于油氣混輸，但井下泵入口的游離氣會(huì)占據(jù)一定的泵容積，使泵效降低。l(7)適應(yīng)于海上油井叢式井組和水平井，螺桿泵可下在斜井段，而且設(shè)備占地面積小，因此適合海上油田叢式井組或水平井使用。l(8)允許井口有較高回壓。在保證正常生產(chǎn)情況下，井口回壓可控制在l.5MPa，因此對(duì)邊遠(yuǎn)井的集輸很有利。l當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，在某些情況下，砂沉積在泵的上部，與有桿泵比較，螺桿泵有更大的恢復(fù)工作的可能性。 l(1)定子最容易

16、損壞，檢泵次數(shù)多，每次檢泵，必須起下管柱。l(2)泵需要較好的潤滑，如果泵只靠極低粘度的液體潤滑而工作，則泵過熱將會(huì)引起定子彈性體老化，甚至燒毀。l(3)定子的橡膠不適合在注蒸汽井中應(yīng)用。l(4)若操作人員不經(jīng)適當(dāng)操作訓(xùn)練，操作失誤，就會(huì)造成泵損壞。l(5)它與有桿泵比較，總壓頭較小。目前現(xiàn)場應(yīng)用在井深1000m左右的井。 l1螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)頭螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)頭l(1)結(jié)構(gòu)形式l地面驅(qū)動(dòng)頭主要是一個(gè)減速系統(tǒng)，它將動(dòng)力源的高轉(zhuǎn)速降低到適合螺桿泵、及抽油桿的轉(zhuǎn)速，一般為150500rmin，目前應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)頭的結(jié)構(gòu)形式主要有四種。l電機(jī)呈臥式或立式，由皮帶輪第一級(jí)皮帶減速傳給減速箱，減速箱體內(nèi)部有一對(duì)

17、傘齒輪，功能是將水平軸的旋轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪陛S的旋轉(zhuǎn)。箱體與井口法蘭連接，鋼圈密封，光桿用盤根盒密封。偏置式驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)是重量輕，體積小，不需用平衡裝置。l這種形式的驅(qū)動(dòng)頭的電機(jī)呈立式，用一對(duì)皮帶輪一級(jí)減速將動(dòng)力轉(zhuǎn)給減速箱，減速箱內(nèi)有一對(duì)直齒輪，再一次減速。箱體內(nèi)兩根軸呈平行分布，整體占據(jù)空間較大，需在電機(jī)對(duì)側(cè)放一平衡塊，以便調(diào)整重心對(duì)準(zhǔn)井口。驅(qū)動(dòng)頭與井口法蘭連接，鋼圈密封，光桿轉(zhuǎn)動(dòng)，盤根動(dòng)密封封住光桿。這種裝置體積大，重量大，移動(dòng)不方便，但穩(wěn)定性好，目前應(yīng)用較多。l3)一體式：電機(jī)呈立式，輸出軸端連接一擺線針輪減速器，減速器下端直接與井口連接，這種裝置對(duì)中性能最好，不存在偏心，實(shí)現(xiàn)動(dòng)、靜平衡，且體

18、積小、重量輕、操作方便，缺點(diǎn)是調(diào)參困難、光桿動(dòng)密封可靠性能差。l另一種是電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，(無減速器)選用低轉(zhuǎn)速電機(jī)，直接與井底抽油桿連接，轉(zhuǎn)速高，操作方便，重量輕，目前應(yīng)用較少。 l驅(qū)動(dòng)裝置通過光桿與井底抽油桿相連接，光桿表面較光滑，是一個(gè)一端帶螺紋的抽油桿短節(jié)，長約23m，上端穿過驅(qū)動(dòng)頭的軸套孔，通過方卡子與軸套連接；下端與 井 底 的 抽 油 桿 螺 紋 連接驅(qū)動(dòng)裝置下部安裝密封盤根盒，密封住旋轉(zhuǎn)的光桿。桿柱負(fù)荷通過光桿傳遞給驅(qū)動(dòng)裝置，負(fù)荷由井口承受。這種光桿主要傳遞動(dòng)力。稱為動(dòng)力光桿。l1)電機(jī)電機(jī)通過皮帶輪將動(dòng)力傳至驅(qū)動(dòng)裝置，易于管理，是應(yīng)用最廣泛的一種。l2)柴油機(jī)柴油機(jī)通過皮帶將動(dòng)力

19、傳給驅(qū)動(dòng)裝置，這種方式可用在無電網(wǎng)地區(qū)，但相應(yīng)增加部分管理費(fèi)用，在國內(nèi)有些油田采用。l3)拖拉機(jī)拖拉機(jī)尾部連接一變速箱，通過十字軸將動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)裝置，這種方式比較適宜那些低豐度油田的間歇抽油，不設(shè)置電網(wǎng)、管網(wǎng)，可大幅度降低投資，是低產(chǎn)油田開采的較理想方式。l1）法蘭連接：驅(qū)動(dòng)頭法蘭盤與井口法蘭連接是目前應(yīng)用最多的一種，驅(qū)動(dòng)頭下部有一個(gè)法蘭盤，尺寸與采油樹井口法蘭相配合。l2)卡箍連接：井口卡箍頭連接驅(qū)動(dòng)頭下部卡箍頭。 l3)高架式連接：是特制一個(gè)架子裝在驅(qū)動(dòng)頭底部與井口連接。 l1)采用張緊輪調(diào)整。在驅(qū)動(dòng)頭殼體上安裝一個(gè)張緊輪，通過壓緊張緊輪增大皮帶包角。l2)通過增加皮帶輪中心距來調(diào)整。電機(jī)

20、座架與驅(qū)動(dòng)頭殼體連接，座架有兩個(gè)螺栓槽。通過螺栓緊固在殼體上，松開螺栓，即可將座架向外移動(dòng)，這樣就可增加兩皮帶輪的距離，從而達(dá)到張緊的目的。 l通常螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置可設(shè)計(jì)幾個(gè)轉(zhuǎn)速，在新井投產(chǎn)時(shí)，由于地層壓力高，供液能力強(qiáng)，可采用較高轉(zhuǎn)速，經(jīng)過一段時(shí)間后，壓力逐漸降低，地層壓力趨于穩(wěn)定后，可調(diào)整到正常轉(zhuǎn)速，以免產(chǎn)生抽空現(xiàn)象。所以地面電驅(qū)動(dòng)螺桿泵多采用更換皮帶輪調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。間歇采油裝置通過拖拉機(jī)尾部的變速箱來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 l螺桿泵抽吸的油液到達(dá)井口，流入集油管線，一般井口回壓應(yīng)保持1MPa左右以保證將油流送到計(jì)量間。從滿足生產(chǎn)的角度出發(fā)，井口盤根密封最低壓力不應(yīng)小于1MPa，但由于洗井解堵時(shí)壓力可達(dá)l0

21、MPa，故螺桿泵井口密封特殊情況下短期最大壓力應(yīng)達(dá)到10MPa。l（8）防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)l螺桿泵在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，井下抽油桿將會(huì)積累一部分能量，同時(shí)，由于油管內(nèi)油壓的作用，在螺桿泵停機(jī)時(shí)，抽油桿將高速反轉(zhuǎn)若不加以限制，其慣性作用勢必造成抽油桿脫扣，所以一般在螺桿泵驅(qū)動(dòng)裝置上設(shè)計(jì)防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 l目前機(jī)械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)主目前機(jī)械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要有棘輪、棘爪機(jī)構(gòu)、要有棘輪、棘爪機(jī)構(gòu)、摩擦式防反轉(zhuǎn)裝置、楔摩擦式防反轉(zhuǎn)裝置、楔塊防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)、液壓防塊防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)、液壓防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電磁式防反反轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電磁式防反轉(zhuǎn)裝置等方式。其中棘轉(zhuǎn)裝置等方式。其中棘輪棘爪防反轉(zhuǎn)因結(jié)構(gòu)簡輪棘爪防反轉(zhuǎn)因結(jié)構(gòu)簡單，而且能夠釋放貯存單，而且能夠

22、釋放貯存在光桿及裝置上的反轉(zhuǎn)在光桿及裝置上的反轉(zhuǎn)扭矩，壽命較長，現(xiàn)場扭矩，壽命較長，現(xiàn)場也可以隨時(shí)更換，目前也可以隨時(shí)更換，目前是國內(nèi)應(yīng)用最多的一種是國內(nèi)應(yīng)用最多的一種防反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)形式。防反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)形式。l(1)防轉(zhuǎn)錨l在螺桿泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)抽油時(shí)，轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)，由于摩擦力，使定子受到一個(gè)正轉(zhuǎn)力矩，使油管柱下端產(chǎn)生正轉(zhuǎn)，而油管柱上端掛在井口，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。定子扭矩會(huì)使上部正扣油管倒扣，造成管柱脫扣。有了防轉(zhuǎn)錨，阻止油管正轉(zhuǎn)，既保證定、轉(zhuǎn)子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，又能防止油管脫扣。它安裝于螺桿泵的下端，與定子外套連接。當(dāng)油管受正轉(zhuǎn)力矩時(shí)，牙塊伸出，與套管咬死，阻止油管正轉(zhuǎn)；當(dāng)油管受到反轉(zhuǎn)力矩時(shí)，牙塊縮回，與套管

23、松開，油管反轉(zhuǎn)上扣。 l螺桿泵抽油有其自身的特點(diǎn)，搞清螺桿泵抽油的影響因素，以及影響程度是用好管好螺桿泵的關(guān)鍵。影響螺桿泵抽油的主要因素有砂、蠟、氣的影響；井深、溫度、壓頭的影響；螺桿泵定子壽命的影響；井況的影響；操作管理規(guī)范程度的影響。 l(1)油井出砂對(duì)螺桿泵采油的影響l油井在生產(chǎn)過程中，大部分井都出砂。不同的井出砂量不同，同一口井由于地層壓力梯度、采液指數(shù)、流體粘度等不同，導(dǎo)致出砂程度則不同。砂粒隨液體由油層進(jìn)人井眼，就是防砂技術(shù)再完備，砂進(jìn)泵也是難免的，只是防砂措施效果越好，砂進(jìn)泵量越少。l雖然螺桿泵對(duì)含砂有較好的適應(yīng)性，但是螺桿泵抽油系統(tǒng)適合含砂井是相對(duì)而言的，它比抽油機(jī)井、電潛泵井

24、適應(yīng)砂的能力強(qiáng)幾十倍。在螺桿泵正常抽吸時(shí)可適應(yīng)含砂高達(dá)20以上，但含砂量越大對(duì)它的危害、事故出現(xiàn)率越大。砂粒對(duì)轉(zhuǎn)子和定子長期磨損，同樣使定、轉(zhuǎn)子表面破壞，使螺桿泵使用壽命縮短。l其磨損機(jī)理是：外轉(zhuǎn)子和定子吻合面之間砂粒被擠壓到橡膠面內(nèi)，更使定子橡膠表面加速破壞。同時(shí)螺桿也遭到相應(yīng)的磨損。 (a)油井出砂使定、轉(zhuǎn)子之間的摩擦扭矩增加，易出現(xiàn)斷桿，使驅(qū)動(dòng)頭負(fù)荷增大。電機(jī)電流增大隨之帶來一系列的問題。螺桿泵定、轉(zhuǎn)子的磨損加快，密封性下降，使螺桿泵過早漏失，壓頭降低。影響的大小與砂粒的體積、形狀、硬度、含量等因素有關(guān)。l(b)油井出砂嚴(yán)重，長期不沖砂會(huì)埋泵吸人口，造成螺桿泵供液不足，而油井動(dòng)液面上升、

25、油井產(chǎn)量下降、油管內(nèi)流速下降，砂粒下沉，堆在泵出口處，造成沙埋，使電機(jī)電流增大，造成過載停機(jī)，卡泵或燒泵。l(c)在螺桿泵停泵時(shí)，油管內(nèi)流體停止流動(dòng)，流體含砂下沉。停泵后再次啟抽時(shí)，易出現(xiàn)憋泵或卡泵現(xiàn)象，易使抽油桿、地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)破壞；l因此，對(duì)出砂嚴(yán)重井，特別是含砂量超過因此，對(duì)出砂嚴(yán)重井，特別是含砂量超過10以后，以后，應(yīng)加強(qiáng)螺桿泵抽油井的技術(shù)管理。應(yīng)加強(qiáng)螺桿泵抽油井的技術(shù)管理。 l一般原油含有石蠟質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，只是不同油井含蠟量不同。當(dāng)原油從井底通過螺桿泵沿油管舉升到地面的過程中，原油(或油、氣、水)，溫度隨地層溫度逐漸降低而降低。當(dāng)蠟質(zhì)達(dá)到結(jié)蠟溫度時(shí)，蠟質(zhì)從油液中析出，并粘結(jié)在油管壁

26、和抽油桿上。l油井結(jié)蠟歸納起來有以下四種情況。l1)地面管線的結(jié)蠟，結(jié)果使井口回壓增大，造成螺桿泵實(shí)際壓頭增大。l2)泵出口以上結(jié)蠟l油管內(nèi)流速增大：油管沿程損失增大，增大泵的實(shí)際舉升壓頭。l抽油桿旋轉(zhuǎn)摩阻增大，抽油桿及地面驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)荷增大，所需舉升壓頭增大，有可能憋泵，使產(chǎn)量降低而能耗增加，事故率增加。 l3)下泵部位結(jié)蠟，影響更為嚴(yán)重。使泵的抽吸狀況變差。l4)泵吸入口以下結(jié)蠟，影響最為嚴(yán)重。除上述影響外，另有泵吸入狀況變差，動(dòng)液面上升，產(chǎn)量下降，嚴(yán)重時(shí)造成供液不足、泵效降低、易燒泵。l預(yù)防油井結(jié)蠟，是保證螺桿泵采油井長期正常預(yù)防油井結(jié)蠟，是保證螺桿泵采油井長期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要途徑之一。因此

27、要制定合理的洗井運(yùn)轉(zhuǎn)的主要途徑之一。因此要制定合理的洗井周期，保證洗井徹底，同時(shí)也可對(duì)油井定期加周期，保證洗井徹底，同時(shí)也可對(duì)油井定期加藥防止結(jié)蠟。藥防止結(jié)蠟。 l由于螺桿泵進(jìn)液、排液是連續(xù)進(jìn)行的，不會(huì)發(fā)生氣鎖現(xiàn)象，能夠適應(yīng)于氣液比較高的油井。l但如果氣液比過高，將有大量氣體進(jìn)人泵內(nèi)，對(duì)定子橡膠造成氣浸溶脹，增加摩擦扭矩后，產(chǎn)生大量熱又不易被含氣量較高的流體帶走，引起泵溫升高；同時(shí)引起螺桿襯套副得不到充分潤滑，易損壞定子和轉(zhuǎn)子。因此對(duì)于螺桿泵采油井，氣液比較高的油井，應(yīng)盡量少下和不下尾管以有助于油氣分離。同時(shí)對(duì)于氣液比較高的油井，螺桿泵采油應(yīng)加深泵掛深度，增加泵的沉沒度。目的是為了減少油氣分離，并且分離氣進(jìn)入油套環(huán)形空間。 l(1)泵深對(duì)螺桿泵采油的影響泵深對(duì)螺桿泵采油的影響l下泵越深，要求的舉升壓頭越大，同時(shí)管柱及桿柱受力越大，對(duì)桿、管的強(qiáng)度要求也越高。要求泵定子和轉(zhuǎn)子不但要有足夠的剛度，還要提高定、轉(zhuǎn)子的承壓能力，保證密封不漏失。螺桿泵的單級(jí)承壓能力一定時(shí)泵深大，要求泵的級(jí)數(shù)越多；級(jí)數(shù)一定時(shí)，要求的單級(jí)承壓能力越大；對(duì)定子橡膠的耐溫要求也高；而且下泵越深，地層溫度越高，對(duì)定子橡膠影響越大。l目前多數(shù)螺桿泵定子橡膠、耐溫能力達(dá)到80以上。高溫橡膠，耐溫可超過120以上。若地層溫度超過橡膠許用溫度，定子橡膠會(huì)加快損壞。降低螺桿泵的性能指標(biāo)，大大降低使用壽命。橡膠溫度越