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桿式單螺桿泵在油田中的應用
桿式單螺桿泵在油田中的應用
[來源：未知]??? [作者白云泵業(yè)]??? [日期：2016-11-02 09:40]??? [熱度：]
螺桿泵在開采稠油、含砂原油和中深低原油方面有明顯的優(yōu)越性。隨著油井不斷向深層發(fā)展，在泵掛深度愈來愈大的情況下，管式螺桿泵的檢泵工作勢必費時費工，采油成本相對較高。介紹一種地面驅(qū)動桿式螺桿泵，論述了其基本結構和工作原理。這種桿式螺桿泵可以縮短檢泵作業(yè)時間，從而降低油田的作業(yè)成本。
目前，在我國油田使用的機械采油工藝中，地面驅(qū)動螺桿泵在開采稠油、高凝固點油、高含臘油、高含砂及含氣原油等方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。但是隨著油井不斷向深層發(fā)展，在泵掛深度愈來愈大的情況下，管式螺桿泵在檢泵或換泵時，需油管柱和抽油桿柱同時起出，其過程中要仔細丈量清點抽油桿長度及數(shù)量，計算油管及抽油桿的彎曲變形和伸長量，推算出準確的防沖距。整個換泵過程工作量大，停產(chǎn)時間長，作業(yè)成本相對較高。為了充分發(fā)揮螺桿泵的優(yōu)點，彌補不足，研究出一種地面驅(qū)動插入式螺桿泵裝置，該裝置可以實現(xiàn)快速而經(jīng)濟的檢泵和換泵，用戶可以不用起出油管柱就可以安裝和取出螺桿泵。
1、基本結構及工作原理
桿式螺桿泵裝置結構如圖１所示。桿式螺桿泵主要由上承拉接頭、轉(zhuǎn)子、定子總成、底部機械防轉(zhuǎn)裝置和底部機械抗拉鎖緊裝置組成。
1.1 上承拉接頭
桿式螺桿泵下井和起泵作業(yè)時，由上承拉接頭承受整個泵的重量，其材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼42CrMo，內(nèi)表面進行鍍硬鉻處理，增加其耐磨性。
1.2 螺桿泵
轉(zhuǎn)子和定子總成組成螺桿泵，桿式螺桿泵與管式螺桿泵的結構和工作原理相同，地面驅(qū)動裝置將動力傳給抽油桿，抽油桿帶動轉(zhuǎn)子在定子中作行星運動，實現(xiàn)液體從螺桿泵進口到出口的運動和增壓，從而把液體從井下舉升到地面。螺桿泵的外徑要小于油井油管內(nèi)徑，保證在下井過程中不受阻順利施工。泵的每轉(zhuǎn)理論排量公式：
q = 4edT
式中： q—螺桿泵每轉(zhuǎn)理論排量，mm3； e—轉(zhuǎn)子的偏心距，mm； d —轉(zhuǎn)子截面基圓直徑，mm；T —定子的導程，mm。對于小排量、高揚程的單螺桿泵，可優(yōu)先取下列比值：
T/ d
T /e
因此桿式螺桿泵的排量應為中小排量。
螺桿泵的轉(zhuǎn)子上端設計時，要考慮其在起下泵過程中要承受向下的拉力，以及工作過程中的偏心轉(zhuǎn)動，使其既能夠承拉又不能磨損上承拉接頭內(nèi)壁。
1.3 底部機械防轉(zhuǎn)裝置
螺桿泵采油工作過程中，轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)做順時針轉(zhuǎn)動，由于定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦力，有帶動定子一起作順時針轉(zhuǎn)動的趨勢。為了能實現(xiàn)轉(zhuǎn)子在定子中的相對轉(zhuǎn)動，使螺桿泵正常工作，必須使定子固定，底部機械防轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)了這一功能?？紤]到桿式螺桿泵下井作業(yè)安裝方便，設計了近似鍵聯(lián)接的結構形式。防轉(zhuǎn)接頭將螺桿泵定子承扭接箍與油管連接，整個油管柱下部用錨定器錨定在一起，上部與井口采油樹連接。桿式螺桿泵工作時，定子受到轉(zhuǎn)子給與的扭矩要與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動時，定子扭矩傳遞給防轉(zhuǎn)接頭，防轉(zhuǎn)接頭通過近似鍵將扭矩傳給防轉(zhuǎn)接箍，從而實現(xiàn)螺桿泵定子與油管柱一起相對靜止，實現(xiàn)定子、轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)動而抽油工作。
1.4 底部機械抗拉鎖緊裝置
桿式螺桿泵定子底部機械抗拉鎖緊裝置由底部抗拉鎖緊芯軸和底部承拉接箍組成。底部抗拉鎖緊芯軸底部設計為四瓣式的脹卡式，同時選用優(yōu)質(zhì)合金鋼65Mn，螺桿泵下井作業(yè)其底部抗拉鎖緊芯軸通過彈性變形首先進入底部承拉接箍，當其到達預定位置，芯軸的四瓣張開，與底部承拉接箍配合。當螺桿泵工作定子有軸向運動的趨勢時，定子受到的軸向力通過螺紋連接傳給底部抗拉鎖緊芯軸，芯軸受到底部承拉接箍的限制，從而限制了定子的軸向運動。同時，設計時嚴格控制芯軸錐面尺寸與接箍錐面尺寸，使芯軸錐面與接箍錐面形成過盈配合，起到密封作用。
2、桿式螺桿泵與管式螺桿泵施工工藝比較
桿式螺桿泵裝置的主要技術參數(shù)：理論排量為50～800mL/r；揚程為800～2000m；最大外徑為118mm；轉(zhuǎn)速為75～300r/min；適用井底溫度≤100℃；適用油管內(nèi)徑≥76mm。桿式螺桿泵起泵施工工藝：第一步，切斷變壓器與電控箱電源；第二步，拆下電機動力線；第三步，上提光桿，使卡子同減速箱輸出軸段脫離；第四步，卸下地面驅(qū)動裝置；第五步，繼續(xù)上提光桿到達井口，卸下光桿；第六步，起出全部抽油桿和整套桿式螺桿泵；第七步，清理地面設備及井下工具。整個換泵過程一般需要1～1.5d 的時間。而管式螺桿泵的下泵工藝雖然與桿式螺桿泵相似，起泵工藝中前五步相同，而后半部分為：第六步，起出全部抽油桿和轉(zhuǎn)子；第七步，卸下井口裝置，松開油管掛頂絲；第八步，起出井內(nèi)全部油管、定子、油管錨及尾管等全部管柱；第九步，清理地面設備及井下工具。其中第八步費時費力，同樣排量、揚程的管式螺桿泵換泵時間約為2～3d，桿式螺桿泵則可以縮短檢泵作業(yè)時間1～1.5d，從而降低作業(yè)
成本。
3、結束語
桿式螺桿泵裝置綜合螺桿泵與桿式柱塞泵的結構特點，裝置原理可行、結構簡單合理、現(xiàn)場操作方便。桿式螺桿泵裝置，減少檢泵和換泵的工作量，降低螺桿泵井施工費用，縮短停井時間，從而降低修井費用和油田采油成本。
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