某大學石油工程電子教案（11-12章）

1、 第十一章第十一章 其它人工舉升方法其它人工舉升方法 潛油電泵潛油電泵 螺桿泵螺桿泵 水力活塞泵水力活塞泵 射流泵射流泵 氣舉氣舉 排水采氣排水采氣 全稱為電動潛油離心泵全稱為電動潛油離心泵(簡稱電泵簡稱電泵)， 優(yōu)點：優(yōu)點： 是重要的機械采油方法。是重要的機械采油方法。 第一節(jié) 潛油電泵采油 (1) 包括變壓器、控包括變壓器、控 制屏、接線盒和特殊井口裝置制屏、接線盒和特殊井口裝置 等。等。 (2) 主要有油管和電主要有油管和電 纜。纜。 (3) 主要有多級離心主要有多級離心 泵、油氣分離器、潛油電機和泵、油氣分離器、潛油電機和 保護器。保護器。 1. 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 一、 系統(tǒng)組成及設(shè)備

2、裝置 系統(tǒng)工作過程系統(tǒng)工作過程 舉升到地面使井液逐級增壓 分離器輸入泵內(nèi)離心泵旋轉(zhuǎn)井下電機 控制屏電機所需工作電壓地面電源 工作過程 油管由泵葉輪 把井液通過帶動 電纜輸入變壓器 (1) 離心泵離心泵 離心泵是由多級組成的，其中每一級包括一個離心泵是由多級組成的，其中每一級包括一個 固定的導輪和一個可轉(zhuǎn)動的葉輪。固定的導輪和一個可轉(zhuǎn)動的葉輪。 葉輪的葉輪的決定了泵的排量決定了泵的排量 葉輪的葉輪的決定了泵的揚程和電機所需的功率。決定了泵的揚程和電機所需的功率。 2. 系統(tǒng)的設(shè)備裝置 葉輪有葉輪有和和兩種。兩種。 可以軸向竄動，每級葉輪產(chǎn)生的軸可以軸向竄動，每級葉輪產(chǎn)生的軸 向力被葉輪和導輪上的

3、止推軸承承受。整節(jié)泵向力被葉輪和導輪上的止推軸承承受。整節(jié)泵 所產(chǎn)生的軸向推力由保護器中的止推軸承承受。所產(chǎn)生的軸向推力由保護器中的止推軸承承受。 固定在泵軸上，既不能軸向竄動，固定在泵軸上，既不能軸向竄動， 也不能靠在導輪的止推墊上。葉輪及壓差所產(chǎn)也不能靠在導輪的止推墊上。葉輪及壓差所產(chǎn) 生的全部推力，都由裝在保護器內(nèi)的止推軸承生的全部推力，都由裝在保護器內(nèi)的止推軸承 承受。承受。 保護器保護器是電泵機組正常運轉(zhuǎn)不可缺少的重是電泵機組正常運轉(zhuǎn)不可缺少的重 要部件之一。根據(jù)要部件之一。根據(jù)結(jié)構(gòu)和作用原理結(jié)構(gòu)和作用原理不同，可將不同，可將 其分為其分為和和三種類型。三種類型。 作用：作用： 1)

4、密封電機軸的動力輸出端，防止井液進入電機密封電機軸的動力輸出端，防止井液進入電機 2)在電泵機組啟、停過程中，為電機油的熱脹冷在電泵機組啟、停過程中，為電機油的熱脹冷 縮提供一個補償油的儲藏空間?？s提供一個補償油的儲藏空間。 3) 通過連接電機驅(qū)動軸與泵軸通過連接電機驅(qū)動軸與泵軸,起傳遞扭矩的作用起傳遞扭矩的作用 4)保護器內(nèi)的止推軸承可承受泵的軸向力。保護器內(nèi)的止推軸承可承受泵的軸向力。 (2) 保護器保護器 (3) 油氣分離器油氣分離器 自由氣進入離心泵后，將自由氣進入離心泵后，將使泵的排量、揚程和效率下降，使泵的排量、揚程和效率下降， 工作不穩(wěn)定工作不穩(wěn)定，而且，而且容易發(fā)生氣蝕損害葉片

5、容易發(fā)生氣蝕損害葉片。因此，常用氣體分。因此，常用氣體分 離器作為泵的吸入口，以便將氣體分離出來。離器作為泵的吸入口，以便將氣體分離出來。按分離方式按分離方式不同，不同， 分離器分可為分離器分可為沉降式沉降式和和旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式兩種類型。兩種類型。 是靠旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力進行油氣分離的，是靠旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力進行油氣分離的， 分離效果較好。分離效果較好。 Rgl 90%,適用于低含砂適用于低含砂 井。井。 是靠重力分異進行油氣分離的，其效果較是靠重力分異進行油氣分離的，其效果較 差。差。當當Vg/Vl10%，分離效率會下降，分離效率會下降。 潛油電纜作為電泵機組輸送電能的通道部分，潛油電纜作為電泵

6、機組輸送電能的通道部分， 長期工作在高溫、高壓和具有腐蝕性流體的環(huán)長期工作在高溫、高壓和具有腐蝕性流體的環(huán) 境中，因此，境中，因此，要求要求潛油電纜具有潛油電纜具有較高較高的的芯線電芯線電 性、絕緣層的介電性性、絕緣層的介電性，較好較好的的整體抗腐、耐磨整體抗腐、耐磨 以及耐高溫以及耐高溫等穩(wěn)定的物理化學性能。等穩(wěn)定的物理化學性能。 潛油電纜包括潛油電纜包括和和。 動力電纜分為動力電纜分為和和兩種類型，而兩種類型，而電電 機引接線機引接線只有扁電纜只有扁電纜一種。一種。井徑較大者井徑較大者用用圓圓電電 纜，纜，井徑較小者井徑較小者可用可用扁扁電纜。電纜。 (4) 電纜電纜 (5) 控制屏控制屏

7、 1) 為為防止短路防止短路燒壞電機，提供短路速斷保護；燒壞電機，提供短路速斷保護； 2) 欠載時欠載時實際排量將實際排量將小于小于設(shè)計排量，電機將因工作時產(chǎn)生的設(shè)計排量，電機將因工作時產(chǎn)生的 熱量不能全部散發(fā)而燒壞，因此控制屏提供欠載保護；熱量不能全部散發(fā)而燒壞，因此控制屏提供欠載保護； 3) 過載時過載時電機超負荷運轉(zhuǎn)容易燒壞，因此控制屏還提供過載電機超負荷運轉(zhuǎn)容易燒壞，因此控制屏還提供過載 保護；保護； 4) 潛油電泵潛油電泵不允許反轉(zhuǎn)不允許反轉(zhuǎn)，因此三相電機的，因此三相電機的相序要正確，相序要正確，對此對此 控制屏提供了相序保護；控制屏提供了相序保護； 5) 控制屏還設(shè)有控制屏還設(shè)有延

8、時再啟動延時再啟動裝置，對于間歇生產(chǎn)的井實行自裝置，對于間歇生產(chǎn)的井實行自 動延時再啟動控制。動延時再啟動控制。 控制屏的功能 潛油電泵的潛油電泵的工作特性曲線是指工作特性曲線是指泵的泵的揚程、功率和效率揚程、功率和效率同同排量排量之之 間的關(guān)系曲線，它是選泵設(shè)計的間的關(guān)系曲線，它是選泵設(shè)計的重要依據(jù)重要依據(jù)。 潛油電泵的工作特性曲線是使泵在一定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，對排出端潛油電泵的工作特性曲線是使泵在一定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，對排出端 進行節(jié)流，以改變流量的辦法試驗測得的。進行節(jié)流，以改變流量的辦法試驗測得的。試驗介質(zhì)試驗介質(zhì)是是清水清水。 在實際應(yīng)用時，由于其使用條件與試驗條件不相符，尤其是當在實際應(yīng)用時，

9、由于其使用條件與試驗條件不相符，尤其是當 用電泵抽取粘度很高的液體時，從而使特性曲線發(fā)生變化。因用電泵抽取粘度很高的液體時，從而使特性曲線發(fā)生變化。因 此，實際使用時應(yīng)根據(jù)使用條件對工作特性曲線進行校正。此，實際使用時應(yīng)根據(jù)使用條件對工作特性曲線進行校正。 二、 潛油電泵的工作特性曲線 （1）對已投產(chǎn)井，下泵深度已知的，需檢驗對已投產(chǎn)井，下泵深度已知的，需檢驗 計算是否合理；計算是否合理； （2）對欲轉(zhuǎn)抽或新井，需確定下泵深度。對欲轉(zhuǎn)抽或新井，需確定下泵深度。 考慮因素：考慮因素：泵吸入口處的氣液比、分離器的泵吸入口處的氣液比、分離器的 類型和分離能力以及沉沒度。類型和分離能力以及沉沒度。 1

10、. 下泵深度的確定下泵深度的確定 三、 系統(tǒng)設(shè)計原理 wgswow gsgow gl fBRfBf BRRf F )1()1( )(1( 泵吸入口處氣 液比 體積含水率 生產(chǎn)氣油比 原油的體積系數(shù) 天然氣的體積系數(shù) 泵吸入口處 溶解氣油比 根據(jù)上面公式，就可以計算出不同下泵深度所對應(yīng)的泵吸入根據(jù)上面公式，就可以計算出不同下泵深度所對應(yīng)的泵吸入 口處的氣液比大小，并可以做出下泵深度與泵吸入口處氣液比口處的氣液比大小，并可以做出下泵深度與泵吸入口處氣液比 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 確定下泵深度時，首先要滿足沉沒度的要求，然后在分離器確定下泵深度時，首先要滿足沉沒度的要求，然后在分離器 的分離能力條

11、件下根據(jù)下泵深度與泵吸入口處氣液比的關(guān)系曲線的分離能力條件下根據(jù)下泵深度與泵吸入口處氣液比的關(guān)系曲線 便可以確定下泵深度。便可以確定下泵深度。 2. 泵排出口壓力的確定泵排出口壓力的確定 泵排出口壓力一般要根據(jù)泵排出口壓力一般要根據(jù)井口壓力及產(chǎn)量井口壓力及產(chǎn)量按單相管流或多相流按單相管流或多相流 管進行計算。管進行計算。 當井筒中不含氣時，一般把油水混合物的流動處理成當井筒中不含氣時，一般把油水混合物的流動處理成單相流動單相流動， 當油水形成乳狀液時，由于其物性參數(shù)難以準確確定，將帶來較當油水形成乳狀液時，由于其物性參數(shù)難以準確確定，將帶來較 大的誤差；大的誤差； 當井筒中含有游離氣時，應(yīng)按當

12、井筒中含有游離氣時，應(yīng)按氣、液兩相管流氣、液兩相管流或或油、氣、水三相油、氣、水三相 管流管流進行計算。進行計算。 兩種方法兩種方法： （1）是由井底根據(jù)流壓按多相管流計算到泵吸入口，求出泵吸是由井底根據(jù)流壓按多相管流計算到泵吸入口，求出泵吸 入口壓力；入口壓力； （2）是由井口沿油、套管環(huán)形空間計算到泵吸入口，求出泵吸是由井口沿油、套管環(huán)形空間計算到泵吸入口，求出泵吸 入口壓力。后者涉及到環(huán)空中靜氣柱與沉沒段液體壓力的計算。入口壓力。后者涉及到環(huán)空中靜氣柱與沉沒段液體壓力的計算。 3. 泵吸入口壓力的確定 frwhd frwhsp HHH HHhHH 總的動壓頭示意圖總的動壓頭示意圖 總動壓

13、頭（總揚程）總動壓頭（總揚程）：泵在設(shè)計排量下工作時所需要產(chǎn)生的總壓泵在設(shè)計排量下工作時所需要產(chǎn)生的總壓 頭。頭。 它是泵送流體到目的地所需要的排出口壓頭與吸入口壓頭之差它是泵送流體到目的地所需要的排出口壓頭與吸入口壓頭之差 。 4. 總動壓頭(總揚程)的確定 多級離心泵的選擇：多級離心泵的選擇：泵型泵型和和總級數(shù)總級數(shù)的確定。的確定。 泵型選擇泵型選擇，主要根據(jù)泵的設(shè)計排量，在相應(yīng)的套管直徑及電源頻，主要根據(jù)泵的設(shè)計排量，在相應(yīng)的套管直徑及電源頻 率等條件下的標準工作特性曲線來選擇。率等條件下的標準工作特性曲線來選擇。 泵的總級數(shù)泵的總級數(shù)Z可由下述公式求得：可由下述公式求得： 式中：式中：

14、Hj單級揚程，可由泵型的標準工作特性曲線查得。單級揚程，可由泵型的標準工作特性曲線查得。 j H H Z (1) 多級離心泵多級離心泵 5. 系統(tǒng)的設(shè)備選擇 當多級離心泵的型號、揚程及所需的總級數(shù)確定以后，當多級離心泵的型號、揚程及所需的總級數(shù)確定以后，潛油電潛油電 機所需的功率機所需的功率Pr（ kW）為）為: 由泵的標準工作特性曲線查出單級功率由泵的標準工作特性曲線查出單級功率Pj后，計算需要的電后，計算需要的電 機功率：機功率： jr ZPP 8800 HQ P r r (2) 潛油電機 規(guī)格和型號主要決定于電纜的載流能力和工作環(huán)境。下表規(guī)格和型號主要決定于電纜的載流能力和工作環(huán)境。下表

15、 為不同電纜的載流能力。為不同電纜的載流能力。 電纜型號最大電流A電纜型號最大電流A 1號銅電纜1154號銅電纜70 2/0號鋁電纜1152號鋁電纜70 2號銅電纜956號銅電纜55 1/0號鋁電纜954號鋁電纜55 電纜的長度一般為下泵深度加上電纜的長度一般為下泵深度加上2030 m地面用電纜的長地面用電纜的長 度。度。 (3) 潛油電纜 )sincos(3XRILU 式中式中U電纜的電壓損失，電纜的電壓損失， V； I電機的工作電流，電機的工作電流， A； L電纜的長度，電纜的長度， km； R導體的有效阻抗，導體的有效阻抗， /km； 有功功率因數(shù)；有功功率因數(shù)； X導體的電抗，導體的電

16、抗， /km； 無功功率因數(shù)。無功功率因數(shù)。 sin cos 電纜的電纜的電壓損失電壓損失可按如下公式計算可按如下公式計算： 變壓器的容量變壓器的容量必須必須能夠滿足電機能夠滿足電機最大負載最大負載的啟動，應(yīng)根據(jù)的啟動，應(yīng)根據(jù) 電機的負載來確定變壓器的容量?？捎孟率接嬎悖弘姍C的負載來確定變壓器的容量。可用下式計算： )(103 3 UUIP 4 4）變壓器變壓器 記錄的電流與潛油電機的工作電流成線性關(guān)系，它的變化記錄的電流與潛油電機的工作電流成線性關(guān)系，它的變化 情況能夠反映潛油電機的運行狀況。情況能夠反映潛油電機的運行狀況。 按運行時間按運行時間分，電流卡片有分，電流卡片有24 h和和7 d

17、兩種規(guī)格。兩種規(guī)格。 對于對于新投產(chǎn)或作業(yè)的井新投產(chǎn)或作業(yè)的井，由于電泵運轉(zhuǎn)狀況還不夠穩(wěn)定，由于電泵運轉(zhuǎn)狀況還不夠穩(wěn)定， 需要隨時監(jiān)測，因此采用需要隨時監(jiān)測，因此采用24 h的電流卡片。當電泵機組運行狀的電流卡片。當電泵機組運行狀 況況穩(wěn)定后穩(wěn)定后，一般用，一般用7 d電流卡片。電流卡片。 用于分析的電流卡片，一般是指用于分析的電流卡片，一般是指24 h電流卡片。電流卡片。 四、 電流卡片分析 三相感應(yīng)電機在載荷固三相感應(yīng)電機在載荷固 定的情況下，其電流是恒定定的情況下，其電流是恒定 的。的。正常運轉(zhuǎn)時，電流線上正常運轉(zhuǎn)時，電流線上 的電流可能稍高或稍低于銘的電流可能稍高或稍低于銘 牌電流，但

18、是它應(yīng)是平穩(wěn)對牌電流，但是它應(yīng)是平穩(wěn)對 稱的。稱的。 1. 機組正常運轉(zhuǎn) 機組正常運轉(zhuǎn)時，電機輸出功率是比較穩(wěn)定的。機組正常運轉(zhuǎn)時，電機輸出功率是比較穩(wěn)定的。 如果電源電壓出現(xiàn)波動，那么電流也將相應(yīng)產(chǎn)生波動，以便滿足如果電源電壓出現(xiàn)波動，那么電流也將相應(yīng)產(chǎn)生波動，以便滿足 電機功率的需要。電機功率的需要。 電源電壓波動的常見電源電壓波動的常見原因原因：是是 動力系統(tǒng)出現(xiàn)周期性重負載，動力系統(tǒng)出現(xiàn)周期性重負載， 如大功率注水泵的啟動。如大功率注水泵的啟動。 為避免由于電壓波動對電泵機為避免由于電壓波動對電泵機 組造成不利的影響，應(yīng)盡量間組造成不利的影響，應(yīng)盡量間 隔開這些負載。隔開這些負載。 2

19、. 電源電壓波動 A啟動階段啟動階段，此時環(huán)形空間的液面很高，由于液柱的動壓頭下降，此時環(huán)形空間的液面很高，由于液柱的動壓頭下降， 所以排量和電流都高于正常值。所以排量和電流都高于正常值。 B正常工作階段正常工作階段，其排量接近設(shè)計要求。，其排量接近設(shè)計要求。 D電流值既低又不穩(wěn)定電流值既低又不穩(wěn)定，這是，這是由于液面由于液面 接近接近泵的吸入口，氣體進泵量增加并且泵的吸入口，氣體進泵量增加并且 不穩(wěn)定，而導致不穩(wěn)定，而導致電泵欠載且波動電泵欠載且波動，最終，最終 機組欠載停機。機組欠載停機。 C排量低于額定排量，并產(chǎn)生波動排量低于額定排量，并產(chǎn)生波動，這，這 是是由于液面由于液面下降下降而使

20、泵吸入口而使泵吸入口壓力降低壓力降低， 氣體開始進泵氣體開始進泵,因而電流下降。因而電流下降。 3. 氣鎖 1.提高下泵深度。提高下泵深度。 3.如果兩種辦法都不能奏效的話，可實行間歇生產(chǎn)方式。對于這如果兩種辦法都不能奏效的話，可實行間歇生產(chǎn)方式。對于這 樣的井，下次起泵時應(yīng)重新選泵。樣的井，下次起泵時應(yīng)重新選泵。 2.如果不能增加下泵深度，則可以裝油嘴限產(chǎn)使液面高提高。如果不能增加下泵深度，則可以裝油嘴限產(chǎn)使液面高提高。 解決的方法：解決的方法： A、B、C三段與三段與“氣鎖氣鎖”卡片的分析情況基本相同，有所卡片的分析情況基本相同，有所不不 同的是同的是因游離氣少而未引起波動。因游離氣少而未

21、引起波動。D段表明液面段表明液面 這種情況這種情況說明說明機組選得過大。解機組選得過大。解 決辦法除與決辦法除與“氣鎖氣鎖”辦法相同之辦法相同之 外，還可以對該井采取增產(chǎn)措施，外，還可以對該井采取增產(chǎn)措施， 提高油井的產(chǎn)能。如圖提高油井的產(chǎn)能。如圖11-8 。 接近吸入口，排量和電流下降最后接近吸入口，排量和電流下降最后 導致欠載停機。延時再啟動后，液導致欠載停機。延時再啟動后，液 面稍有回升，但液面很快下降再次面稍有回升，但液面很快下降再次 抽空停機。抽空停機。 4. 抽空 機組在接近設(shè)計值之下工機組在接近設(shè)計值之下工 作，并且井液中含有氣體。作，并且井液中含有氣體。 曲線的波動是由于曲線的

22、波動是由于井液中含井液中含 有大量的游離氣造成的。有大量的游離氣造成的。在在 這種情況下，通常會使總的這種情況下，通常會使總的 排液量降低。當井泵的液體排液量降低。當井泵的液體 被乳化時，由于乳化液進泵被乳化時，由于乳化液進泵 阻力過大，也會產(chǎn)生這種類阻力過大，也會產(chǎn)生這種類 似的電流卡片。似的電流卡片。 5. 油井含氣 機 組 啟 動機 組 啟 動 后，運轉(zhuǎn)很短時后，運轉(zhuǎn)很短時 間便欠載停機。間便欠載停機。 這 是 由 于這 是 由 于 流體的密度或流流體的密度或流 量量太小太小而導致欠而導致欠 載，載，或或時間繼電時間繼電 器出現(xiàn)故障所致。器出現(xiàn)故障所致。 6. 瞬時欠載停機 水力活塞泵水

23、力活塞泵是一種液壓傳動的無桿抽油是一種液壓傳動的無桿抽油 設(shè)備設(shè)備。地面動力泵通過油管將動力液送到井。地面動力泵通過油管將動力液送到井 下驅(qū)動油缸和換向閥，從而帶動抽油泵抽油下驅(qū)動油缸和換向閥，從而帶動抽油泵抽油 工作。工作。 應(yīng)用：應(yīng)用：稠油井和高含蠟井、深井和定向稠油井和高含蠟井、深井和定向 井，且效率較高井，且效率較高。 第二節(jié) 水力活塞泵采油 井下部分井下部分: 水力活塞泵的主要機水力活塞泵的主要機 組，它由組，它由液動機、水力活塞泵液動機、水力活塞泵和和 滑閥控制機構(gòu)滑閥控制機構(gòu)三個部件組成，起三個部件組成，起 著著抽油抽油的主要作用；的主要作用； 地面部分地面部分: 地面動力泵、各

24、種地面動力泵、各種 控制閥控制閥及及動力液處理設(shè)備動力液處理設(shè)備等組成，等組成， 起著起著供給和處理動力液供給和處理動力液的作用；的作用； 中間部分中間部分: 中心動力油管以及中心動力油管以及 供原油和工作過的乏動力液一起供原油和工作過的乏動力液一起 返回到地面的專門通道。返回到地面的專門通道。 一、 系統(tǒng)組成及泵的工作原理 動動力力液液加加壓壓后后 沿沿中中心心油油管管帶帶動動 從從而而抽抽油油 流流入入 動動力力液液過過濾濾后后經(jīng)經(jīng)排排出出管管線線和和井井口口四四通通 井井下下液液動動機機抽抽油油機機往往復復運運動動 乏乏動動力力液液和和原原油油從從油油管管與與動動力力液液管管環(huán)環(huán)空空 返

25、返地地面面井井口口四四通通分分離離器器 分離出的氣體排走，油則流回儲罐。一部分離出的氣體排走，油則流回儲罐。一部 分油送到選油站，另一部分油濾清后再進入地分油送到選油站，另一部分油濾清后再進入地 面動力泵，作動力液使用。面動力泵，作動力液使用。 1、工作過程： （1）下沖程）下沖程如圖如圖1112(a) 主控滑閥位于主控滑閥位于下死點下死點。高壓動力液從中。高壓動力液從中 心油管經(jīng)通道心油管經(jīng)通道a進入液動機下缸，作用在活塞進入液動機下缸，作用在活塞 的環(huán)形端面上；同時，高壓動力液經(jīng)過通道的環(huán)形端面上；同時，高壓動力液經(jīng)過通道b 進入腔室進入腔室c，再由通道，再由通道d進入液動機上缸，作進入液

26、動機上缸，作 用在活塞上端面上。由于活塞上、下兩端作用在活塞上端面上。由于活塞上、下兩端作 用面積不同而產(chǎn)生壓差，使液動機帶動泵柱用面積不同而產(chǎn)生壓差，使液動機帶動泵柱 塞向下運動。活塞桿實際上是一個輔助控制塞向下運動?；钊麠U實際上是一個輔助控制 滑閥，在桿身的上、下部開有控制槽滑閥，在桿身的上、下部開有控制槽e和和f。當。當 活塞桿接近下死點時，上部控制槽活塞桿接近下死點時，上部控制槽e溝通了主溝通了主 控滑閥上、下端的腔室控滑閥上、下端的腔室c和和g，使高壓動力液，使高壓動力液 由控制槽由控制槽e進入主控滑閥的下端腔室進入主控滑閥的下端腔室g。因主。因主 控滑閥下端面的面積大于上端面的面積

27、，在控滑閥下端面的面積大于上端面的面積，在 高壓動力液作用下便產(chǎn)生壓差，使主控滑閥高壓動力液作用下便產(chǎn)生壓差，使主控滑閥 推向上死點，從而完成下沖程。推向上死點，從而完成下沖程。 2. 泵的工作原理 如圖，主控滑閥位于如圖，主控滑閥位于上死點上死點。高壓動高壓動 力液從中心油管經(jīng)過通道力液從中心油管經(jīng)過通道a進入液動機下缸。進入液動機下缸。 由于主控滑閥堵塞了通道由于主控滑閥堵塞了通道b，使高壓動力液，使高壓動力液 不能進入液動機的上缸。液動機上缸通過不能進入液動機的上缸。液動機上缸通過 通道通道d、主控滑閥中部的環(huán)形空間、主控滑閥中部的環(huán)形空間h與抽取與抽取 的原油相溝通。在液動機上、下缸的

28、壓差的原油相溝通。在液動機上、下缸的壓差 作用下，液動機活塞帶動泵的柱塞向上運作用下，液動機活塞帶動泵的柱塞向上運 動。上缸中工作過的乏動力液和抽取的原動。上缸中工作過的乏動力液和抽取的原 油混合后舉升到地面。當活塞桿接近上死油混合后舉升到地面。當活塞桿接近上死 點時，下部控制槽點時，下部控制槽f使主控滑閥的下腔室和使主控滑閥的下腔室和 抽取的原油相溝通，主控滑閥便被推向下抽取的原油相溝通，主控滑閥便被推向下 死點，液動機重新開始轉(zhuǎn)入下沖程，上沖死點，液動機重新開始轉(zhuǎn)入下沖程，上沖 程便結(jié)束。程便結(jié)束。 (2) 上沖程上沖程 差動式差動式單作用單作用水力活塞泵的水力活塞泵的優(yōu)缺點優(yōu)缺點 優(yōu)點優(yōu)

29、點: 結(jié)構(gòu)簡單，并可以自由式安裝。結(jié)構(gòu)簡單，并可以自由式安裝。 缺點缺點: 直徑一定時排量較小以及在工作直徑一定時排量較小以及在工作 中壓力不平衡。中壓力不平衡。 水力活塞泵的安裝方式可水力活塞泵的安裝方式可分為分為固定插入式、套管固定式、固定插入式、套管固定式、 平行自由式平行自由式和和套管自由式套管自由式四種。四種。 二、 水力活塞泵的安裝方式 固定式泵：固定式泵：將泵連接到動力液油管上并同油管一起下放到井中。將泵連接到動力液油管上并同油管一起下放到井中。 自由式泵：自由式泵：將泵放置到動力液油管內(nèi)，并且該泵可以自如地循將泵放置到動力液油管內(nèi)，并且該泵可以自如地循 環(huán)到井底，而再返回到地面

30、。環(huán)到井底，而再返回到地面。 區(qū)別：區(qū)別：自由式泵的尺寸受自由式泵的尺寸受動力液動力液油管尺寸限制；油管尺寸限制； 固定式泵，只要與套管內(nèi)徑配合得當，任何尺寸的固定固定式泵，只要與套管內(nèi)徑配合得當，任何尺寸的固定 式泵都能與油管尺寸相匹配。式泵都能與油管尺寸相匹配。 水力活塞泵的井下機組水力活塞泵的井下機組 隨動力油管從油管中下入井隨動力油管從油管中下入井 底，動力液從直徑較小的動底，動力液從直徑較小的動 力油管中注入井下機組，原力油管中注入井下機組，原 油和乏動力液從動力油管和油和乏動力液從動力油管和 油管之間的環(huán)形空間返回地油管之間的環(huán)形空間返回地 面，所有自由氣都從油管和面，所有自由氣都

31、從油管和 套管的環(huán)形空間導出。套管的環(huán)形空間導出。 1.固定插入式固定插入式 2. 套管固定式套管固定式 水力活塞泵井下機組水力活塞泵井下機組 隨動力油管下入井底，并隨動力油管下入井底，并 固定在一個套管封隔器上，固定在一個套管封隔器上， 動力液從動力油管送入井動力液從動力油管送入井 下機組，原油和乏動力液下機組，原油和乏動力液 從動力油、套管的環(huán)形空從動力油、套管的環(huán)形空 間返回地面，所有的自由間返回地面，所有的自由 氣須經(jīng)水力活塞泵井下機氣須經(jīng)水力活塞泵井下機 組導出。組導出。 3. 平行自由式平行自由式 平行自由式安裝方式有兩平行自由式安裝方式有兩 個平行管柱。水力活塞泵井下個平行管柱。

32、水力活塞泵井下 機組從大直徑管柱中下入井底，機組從大直徑管柱中下入井底， 并在一個固定閥座上形成密封，并在一個固定閥座上形成密封， 同時上部也進入油管內(nèi)壁的一同時上部也進入油管內(nèi)壁的一 個專用環(huán)箍處形成密封。原油個專用環(huán)箍處形成密封。原油 和乏動力液從小直徑管柱中排和乏動力液從小直徑管柱中排 到地面，自由氣不進泵而從套到地面，自由氣不進泵而從套 管中直接導出。管中直接導出。 4. 套管自由式套管自由式 套管自由式只需一根管套管自由式只需一根管 柱下到一個套管封隔器上，柱下到一個套管封隔器上， 井下機組從管柱中下至井底井下機組從管柱中下至井底 并在一個固定閥座上座封，并在一個固定閥座上座封， 同

33、時上部也進入油管內(nèi)壁的同時上部也進入油管內(nèi)壁的 一個專用環(huán)箍處形成密封。一個專用環(huán)箍處形成密封。 動力液從管柱中進入井底，動力液從管柱中進入井底， 原油及乏動力液從套管中排原油及乏動力液從套管中排 到地面，自由氣必須從水力到地面，自由氣必須從水力 活塞泵井下機組導出?；钊镁聶C組導出。 油管安置 兩種泵即可以是閉式，也可以是開式系統(tǒng)。兩種泵即可以是閉式，也可以是開式系統(tǒng)。 閉式動力液系統(tǒng)：閉式動力液系統(tǒng)：地面及井下動力液始終在密閉導管中，不與地面及井下動力液始終在密閉導管中，不與 采出液相混；采出液相混； 開式動力液系統(tǒng)：開式動力液系統(tǒng)：動力液與采出液相混，而作為混合動力液返動力液與采出液相

34、混，而作為混合動力液返 回到地面。回到地面。 (1) 閉式循環(huán)閉式循環(huán) 閉式循環(huán)系統(tǒng)比開式循環(huán)系統(tǒng)需多要一根管柱，閉式循環(huán)系統(tǒng)比開式循環(huán)系統(tǒng)需多要一根管柱， 比開式系統(tǒng)造價高，這是它沒有被廣泛采用的原因，但由于該比開式系統(tǒng)造價高，這是它沒有被廣泛采用的原因，但由于該 系統(tǒng)的動力液罐比較小，適用于市區(qū)和海上平臺。系統(tǒng)的動力液罐比較小，適用于市區(qū)和海上平臺。 動力液循環(huán)系統(tǒng)可分為動力液循環(huán)系統(tǒng)可分為閉式循環(huán)閉式循環(huán)和和開式循環(huán)開式循環(huán)兩種兩種。 三、 動力液循環(huán)系統(tǒng)及動力液 (2) 開式循環(huán)開式循環(huán) 開式循環(huán)系統(tǒng)只需兩個井下通道：一個是泵入開式循環(huán)系統(tǒng)只需兩個井下通道：一個是泵入 動力液的導管；另

35、一個是將乏動力液和采出液一起送到地面的動力液的導管；另一個是將乏動力液和采出液一起送到地面的 導管?？梢圆捎脙筛凸苤部梢圆捎靡桓苤?。使用一根導管?？梢圆捎脙筛凸苤?，也可以采用一根管柱。使用一根 管柱時，是利用油管和套管環(huán)形空間作為另一個通道。管柱時，是利用油管和套管環(huán)形空間作為另一個通道。簡易和簡易和 經(jīng)濟是開式系統(tǒng)的重要特點。經(jīng)濟是開式系統(tǒng)的重要特點。 油動力液比水動力液性能好，但不利于安全、生態(tài)和環(huán)境油動力液比水動力液性能好，但不利于安全、生態(tài)和環(huán)境 保護。保護。 用水動力液，就必須要加入化學添加劑以改善水的某些性用水動力液，就必須要加入化學添加劑以改善水的某些性 能，將造成生產(chǎn)

36、成本提高，因而限定了水動力液只能在閉式系能，將造成生產(chǎn)成本提高，因而限定了水動力液只能在閉式系 統(tǒng)中使用。統(tǒng)中使用。 開式系統(tǒng)可用油動力液，但由于動力油的成本較高，并且開式系統(tǒng)可用油動力液，但由于動力油的成本較高，并且 運轉(zhuǎn)時需要動力液處理裝置，因此也將提高生產(chǎn)成本。運轉(zhuǎn)時需要動力液處理裝置，因此也將提高生產(chǎn)成本。 2. 動力液動力液 (常用的動力液有水和油常用的動力液有水和油) 水力活塞泵泵送氣體的安裝方式水力活塞泵泵送氣體的安裝方式成本最低成本最低， 適于適于將氣體泵送而不引起氣鎖的井，但泵送氣體將氣體泵送而不引起氣鎖的井，但泵送氣體 將降低泵效。因此，將降低泵效。因此，是否采取泵送氣體，

37、要由泵是否采取泵送氣體，要由泵 送氣體時的泵效來決定。送氣體時的泵效來決定。設(shè)計時一般應(yīng)使泵效不設(shè)計時一般應(yīng)使泵效不 低于低于50(最低應(yīng)大于最低應(yīng)大于30)。當泵效較低時則應(yīng)將。當泵效較低時則應(yīng)將 氣體放空。氣體放空。 四、 氣體處理方式 例例111 已知已知:油層壓力油層壓力14.0MPa,井底流壓為井底流壓為7.0MPa時日產(chǎn)油時日產(chǎn)油 量為量為16.0m3/d ，含水率為，含水率為33,氣油比為氣油比為90,原油飽和壓力為原油飽和壓力為 14.2MPa.問當產(chǎn)液量為問當產(chǎn)液量為28m3/d時，能否泵送氣體。時，能否泵送氣體。 解：解： 根據(jù)沃格爾方程，求得極限產(chǎn)量根據(jù)沃格爾方程，求得極

38、限產(chǎn)量qmax =34.1m3/d。當產(chǎn)液。當產(chǎn)液 量為量為28 m3/d時時: 2 ) 0 .14 (8 . 0 0 .14 2 . 0 1 1 .34 28 wfwf pp 求得流壓求得流壓Pwf=5.1MPa。 由圖由圖1114查得，在該例條件下，泵效大約為查得，在該例條件下，泵效大約為55。因此，。因此， 可以泵送氣體?？梢员盟蜌怏w。 原則：首先要滿足排量的要求，其次應(yīng)使舉升 能力最大。 依據(jù)：依據(jù)： 泵規(guī)格參數(shù)表泵規(guī)格參數(shù)表(表表11-2) 最大最大PE（壓力比）值（壓力比）值 d H 3048 液馬達活塞作用面積 泵端活塞面積 壓力比 PE越小，則泵的舉升能力越強。越小，則泵的舉升

39、能力越強。 五、 水力活塞泵的選擇 射流泵屬于水力泵，射流泵屬于水力泵，1852年由英年由英 國的國的James發(fā)明，本世紀發(fā)明，本世紀50年代用于年代用于 原油開采，原油開采，70年代在國外得到普遍應(yīng)年代在國外得到普遍應(yīng) 用。近年來我國開始使用。用。近年來我國開始使用。 第三節(jié) 射流泵采油 地面部分地面部分、中間部分中間部分和和井下部分井下部分 。 地面部分和中間部分地面部分和中間部分與水力活塞泵相同，與水力活塞泵相同，所不同的是水力所不同的是水力 射流泵只能安裝成開式動力液循環(huán)系統(tǒng)。射流泵只能安裝成開式動力液循環(huán)系統(tǒng)。 井下部分井下部分是射流泵，它是由噴嘴、喉管和擴散管三部分組是射流泵，它

40、是由噴嘴、喉管和擴散管三部分組 成。成。 射流泵是一種特殊的水力泵，它沒有運動件，射流泵是一種特殊的水力泵，它沒有運動件， 是靠動力液與地層流體之間的動量轉(zhuǎn)換實現(xiàn)抽油是靠動力液與地層流體之間的動量轉(zhuǎn)換實現(xiàn)抽油 的。的。 一、 系統(tǒng)組成及泵的工作原理 噴嘴處：噴嘴處：動力液的總壓頭幾乎全部變?yōu)樗俣人^。動力液的總壓頭幾乎全部變?yōu)樗俣人^。 混合室：混合室：原油則被動力液抽汲，與動力液混合后流入喉管。原油則被動力液抽汲，與動力液混合后流入喉管。 喉管處：喉管處：d喉管喉管d噴嘴，動力液和地層流體在喉管內(nèi)充分混合后，噴嘴，動力液和地層流體在喉管內(nèi)充分混合后， 速度水頭降低，而壓力水頭有所回升。此時動

41、力液失去動量和動速度水頭降低，而壓力水頭有所回升。此時動力液失去動量和動 能，地層流體得到動量和動能。但是，由于此時總水頭仍主要是能，地層流體得到動量和動能。但是，由于此時總水頭仍主要是 以速度水頭的形式存在，壓力水頭還不足以將混合液舉升到地面。以速度水頭的形式存在，壓力水頭還不足以將混合液舉升到地面。 擴散管：擴散管：射流泵的最終工作斷面為精細制造的擴散管斷面，由于射流泵的最終工作斷面為精細制造的擴散管斷面，由于 擴散管斷面的面積逐漸增大，使得速度水頭轉(zhuǎn)換為壓力水頭，從擴散管斷面的面積逐漸增大，使得速度水頭轉(zhuǎn)換為壓力水頭，從 而將混合液舉升到地面。而將混合液舉升到地面。 按按工作流體的工作流

42、體的 種類種類分類，射流泵分類，射流泵 可分為可分為液體射流泵液體射流泵 和和氣體射流泵氣體射流泵(噴射噴射 泵泵)兩種。兩種。 3.分類 為了正確設(shè)計和使用射流泵，必須掌握射流為了正確設(shè)計和使用射流泵，必須掌握射流 泵的工作特性泵的工作特性(壓力、流量與泵的幾何尺寸之間的壓力、流量與泵的幾何尺寸之間的 關(guān)系關(guān)系)，它反映了泵內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程及主要工作，它反映了泵內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程及主要工作 構(gòu)件構(gòu)件(噴嘴、喉管噴嘴、喉管)對泵性能的影響。對泵性能的影響。 二、 射流泵的工作特性 )( )( md fm D pp pp p d f D q q q t j D A A A 3) 無量綱面積比無量綱

43、面積比AD指噴嘴截面積指噴嘴截面積Aj與喉管截面積與喉管截面積At之比，即之比，即 f p m p D p m p D P1）無量綱壓力比無量綱壓力比 指泵內(nèi)地層液壓力的增量指泵內(nèi)地層液壓力的增量( - )與與 動力液壓力的降低量動力液壓力的降低量( - )之比，即之比，即 2) 無量綱體積流量比無量綱體積流量比qD指地層流體的體積流量指地層流體的體積流量qf與動力液的體積與動力液的體積 流量流量qd 之比，即之比，即 1. 射流泵的無量綱工作特性參數(shù) d 4) 無量綱密度比無量綱密度比 指地層流體的密度指地層流體的密度 與動力液密度與動力液密度 之之 比，即比，即 D d f D 2. 射流

44、泵的工作特性方程射流泵的工作特性方程 射流泵的工作特性是指無量綱壓力比同無量綱流量比之間射流泵的工作特性是指無量綱壓力比同無量綱流量比之間 的關(guān)系，它反映了射流泵的內(nèi)在特性。射流泵的工作特性的關(guān)系，它反映了射流泵的內(nèi)在特性。射流泵的工作特性 方程是描述這種關(guān)系的表達式。方程是描述這種關(guān)系的表達式。 根據(jù)能量守恒原理，則可建立如下能量平衡方程式根據(jù)能量守恒原理，則可建立如下能量平衡方程式 md fm D pp pp p f 2223 )1 ()1)(1 () 1 ()1 ()1( DDDDdt D D DDsj qAq A A qN 222 ) 1 ()1 ()1/() 1 1)(1 (2 D

45、D DDsj D D DDDD A A q A A qqA dtjs , 分別為吸入環(huán)道、噴嘴、喉管及擴散分別為吸入環(huán)道、噴嘴、喉管及擴散 管摩擦損失系數(shù)。管摩擦損失系數(shù)。 3. 射流泵的泵效射流泵的泵效 定義：定義：地層液得到的能量地層液得到的能量 與動力液提供的能量與動力液提供的能量 之比。由之比。由 和和 的定義式可得的定義式可得 )( fmf ppq )( mdd ppq D p D q )( )( md fmf ppq ppq 流體在射流泵各流道中流動時的摩擦系數(shù)，是影響能量流體在射流泵各流道中流動時的摩擦系數(shù)，是影響能量 轉(zhuǎn)換和泵效的重要因素。轉(zhuǎn)換和泵效的重要因素。目前各種摩擦損失

46、系數(shù)主要有五組。目前各種摩擦損失系數(shù)主要有五組。 4. 摩擦損失系數(shù) 根據(jù)質(zhì)量守恒原理，根據(jù)質(zhì)量守恒原理， 可導出通過噴嘴的動力液流量的表達可導出通過噴嘴的動力液流量的表達 式為式為 2 ) 1 ()1 ()1( )(2 D D DDsjd fd jjjd A A q pp AAq )1 ( )(2 jd fd jd pp Aq 當噴嘴與喉管入口之間的距離比噴嘴直徑大當噴嘴與喉管入口之間的距離比噴嘴直徑大12倍時有倍時有 5. 動力液流量 射流泵的無量綱特性曲線就是反映射流泵的無量綱壓力比射流泵的無量綱特性曲線就是反映射流泵的無量綱壓力比 和泵效和泵效與無量綱流量比與無量綱流量比 之間的關(guān)系曲

47、線，如圖之間的關(guān)系曲線，如圖1111 1717所示。它反映了所示。它反映了 取不同值時取不同值時, , 和和 與與 的對應(yīng)關(guān)系。的對應(yīng)關(guān)系。 D p D q D AD p D q 三、 無量綱特性曲線 在吸入系統(tǒng)建立伯努利方程在吸入系統(tǒng)建立伯努利方程 2 )1 ( 2 s fsinf pp 當吸入流量大于零時，喉管的入口壓力當吸入流量大于零時，喉管的入口壓力 總是要小于吸入壓總是要小于吸入壓 力力 。 若低于采出液的飽和壓力若低于采出液的飽和壓力 ，泵便會產(chǎn)生氣蝕。因，泵便會產(chǎn)生氣蝕。因 此，當吸入壓力此，當吸入壓力 為一定值時，喉管入口處為一定值時，喉管入口處 有最小值，其對有最小值，其對

48、應(yīng)的吸入流量則為最大值。應(yīng)的吸入流量則為最大值。 in p f p in p b p f p in p 氣蝕：氣蝕：喉管內(nèi)液流中的氣泡由于受力不均而破碎，由此產(chǎn)生的振喉管內(nèi)液流中的氣泡由于受力不均而破碎，由此產(chǎn)生的振 動波及高速微量噴射，將會嚴重損壞泵的現(xiàn)象。動波及高速微量噴射，將會嚴重損壞泵的現(xiàn)象。 故應(yīng)確定氣蝕極限流量比故應(yīng)確定氣蝕極限流量比 當當 時，產(chǎn)生氣蝕時，產(chǎn)生氣蝕 . Dc q D q Dc q 四、 射流泵的氣蝕特性 布朗布朗(Brown)給出了當給出了當 及及 ，并取，并取 時時 的的 表達式表達式 0 s 0 . 1 D 0 b p Dc q ffdc f j D D Dc

49、 pppC p A A q )( 1 1 式中式中 Cc經(jīng)驗氣蝕常數(shù)，實驗值的范圍在經(jīng)驗氣蝕常數(shù)，實驗值的范圍在0.801.67之間，之間， 通常取其保守值通常取其保守值1.35。 選擇時，應(yīng)遵循以下選擇時，應(yīng)遵循以下基本原則基本原則： 1) 所選擇的射流泵能夠滿足正常生產(chǎn)的需要所選擇的射流泵能夠滿足正常生產(chǎn)的需要(即滿足排量要求即滿足排量要求)； 2) 保證射流泵工作時不發(fā)生氣蝕；保證射流泵工作時不發(fā)生氣蝕； 3) 在同等條件下，應(yīng)使選擇的射流泵具有較高的效率。在同等條件下，應(yīng)使選擇的射流泵具有較高的效率。 射流泵的選擇，主要是確定噴嘴及喉管的規(guī)格型號。射流泵的選擇，主要是確定噴嘴及喉管的規(guī)

50、格型號。 五、 射流泵的選擇 2.2. 在選擇噴嘴和喉管時，通常是先計算出無量綱壓力比在選擇噴嘴和喉管時，通常是先計算出無量綱壓力比 , ,然然 后利用無量綱特性曲線求無量綱流量比后利用無量綱特性曲線求無量綱流量比, ,并根據(jù)設(shè)計排量并根據(jù)設(shè)計排量求出求出 需要的動力液排量需要的動力液排量 。最后，計算出所需噴嘴的截面積。最后，計算出所需噴嘴的截面積 , , 并根據(jù)有關(guān)噴嘴和喉管的規(guī)格參數(shù)表中選擇合適的噴嘴。并根據(jù)有關(guān)噴嘴和喉管的規(guī)格參數(shù)表中選擇合適的噴嘴。 D p D q f q d q j A 3.3.面積比值通常是給定的，如未給定，則可根據(jù)泵效較高這面積比值通常是給定的，如未給定，則可根

51、據(jù)泵效較高這 一原則來確定。當一原則來確定。當 值確定下來后，喉管的規(guī)格也便隨之值確定下來后，喉管的規(guī)格也便隨之 確定下來。確定下來。 D A 1.1.確定射流泵的泵型，確定射流泵的泵型，體現(xiàn)在體現(xiàn)在最佳噴嘴和喉管的選擇上。最佳噴嘴和喉管的選擇上。 19301930年，年，MoineanMoinean發(fā)明，并在美國獲得第一個專利，發(fā)明，并在美國獲得第一個專利， 31-3231-32年在法國制造。我國年在法國制造。我國19861986年開始研究地面驅(qū)動螺桿年開始研究地面驅(qū)動螺桿 泵。在我國的一些油田中稠油開采的相當突出的問題，泵。在我國的一些油田中稠油開采的相當突出的問題， 稠油中含有出砂，含氣

52、現(xiàn)象，使油井工作條件及為復雜。稠油中含有出砂，含氣現(xiàn)象，使油井工作條件及為復雜。 在開采高粘含砂含氣的原油時，螺桿泵具有獨特的優(yōu)勢。在開采高粘含砂含氣的原油時，螺桿泵具有獨特的優(yōu)勢。 它是一種容積式泵，運動件只有螺桿，沒有閥和復它是一種容積式泵，運動件只有螺桿，沒有閥和復 雜的流道。油流擾動少，使水力損失大大降低。雜的流道。油流擾動少，使水力損失大大降低。由于螺由于螺 桿在橡皮襯套表面的運動帶有滾動和滑動的性質(zhì)，使砂桿在橡皮襯套表面的運動帶有滾動和滑動的性質(zhì)，使砂 粒不易沉積。粒不易沉積。由于襯套和螺桿間的容積均勻變化而產(chǎn)生由于襯套和螺桿間的容積均勻變化而產(chǎn)生 的抽汲和推擠作用，使油氣混輸?shù)男?/p>

53、果較好。的抽汲和推擠作用，使油氣混輸?shù)男Ч^好。 第四節(jié) 螺桿泵采油 突出優(yōu)點突出優(yōu)點： 尺寸小，質(zhì)量輕，制造容易，維修方便，運尺寸小，質(zhì)量輕，制造容易，維修方便，運 動部件少，排量均勻。動部件少，排量均勻。 第四節(jié) 螺桿泵采油 1.系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 地面地面 地下地下螺桿泵螺桿泵 中間中間中間油管或中間電纜中間油管或中間電纜 驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置 井口裝置井口裝置 電動電動 液動液動 機動機動 一、 系統(tǒng)組成及泵的工作原理 地地面面管管線線至至計計量量間間口口 從從油油管管流流出出井井上上端端排排出出井井液液由由泵泵下下部部吸吸入入 泵泵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動柱柱由由地地面面動動力力帶帶動動抽抽油油桿

54、桿 工工作作過過程程 通通過過 帶帶動動 ： (1) 螺桿泵的結(jié)構(gòu)螺桿泵的結(jié)構(gòu) 由定子和轉(zhuǎn)子組成的。由定子和轉(zhuǎn)子組成的。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是通過精加工、表面鍍鉻的高強度螺桿；是通過精加工、表面鍍鉻的高強度螺桿； 定子定子就是泵筒，是由一種堅固、耐油、抗腐蝕的合成橡膠精磨就是泵筒，是由一種堅固、耐油、抗腐蝕的合成橡膠精磨 成型，然后被永久地粘接在鋼殼體內(nèi)而成。成型，然后被永久地粘接在鋼殼體內(nèi)而成。 2. 螺桿泵的結(jié)構(gòu)與工作原理 (2) (2) 螺桿泵的工作原理螺桿泵的工作原理 螺桿泵是螺桿泵是靠空腔排油靠空腔排油，即轉(zhuǎn)子與定子間形成的一個個互，即轉(zhuǎn)子與定子間形成的一個個互 不連通的封閉腔室，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時

55、，封閉空腔沿軸線方向由吸不連通的封閉腔室，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，封閉空腔沿軸線方向由吸 入端向排出端方向運移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油入端向排出端方向運移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油 也就隨之由吸入端均勻地擠到排出端。同時，又在吸入端重新也就隨之由吸入端均勻地擠到排出端。同時，又在吸入端重新 形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、 運移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的運移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的 原油不斷地吸入，通過油管舉升到井口。原油不斷地吸入，通過油管舉升到井口。 橡皮襯

56、套易磨損，下部徑向上止推軸承損壞，偏心聯(lián)接軸橡皮襯套易磨損，下部徑向上止推軸承損壞，偏心聯(lián)接軸 不夠可靠，周期短。不夠可靠，周期短。 3.缺點缺點 1. 1. 泵的理論排量泵的理論排量 如圖如圖1120所示，所示，螺桿任一螺桿任一 斷面都是半徑為斷面都是半徑為r r的圓，整個的圓，整個 螺桿的形狀可看成是由很多螺桿的形狀可看成是由很多 半徑為半徑為r r的極薄圓盤組成，這的極薄圓盤組成，這 些圓盤的中心些圓盤的中心O O1 1是以偏心距是以偏心距e e 繞螺桿本身的軸線繞螺桿本身的軸線O O2 2-Z-Z一邊一邊 旋轉(zhuǎn)一邊按一定的螺距旋轉(zhuǎn)一邊按一定的螺距t t向前向前 移動。即圓盤圓心移動。即

57、圓盤圓心O O1 1的軌跡的軌跡 是螺距為是螺距為t t、 偏心距為偏心距為e e的螺的螺 旋線。旋線。 二、 螺桿泵基本參數(shù)的確定 襯套的材料是橡膠，它的襯套的材料是橡膠，它的 斷面是由兩個斷面是由兩個半徑為半徑為r r( (等于螺等于螺 桿斷面半徑桿斷面半徑) )的半圓和兩個長度的半圓和兩個長度 為為4e4e的直線段組成的長圓形，的直線段組成的長圓形， 如圖所示。如圖所示。襯套的雙線內(nèi)螺旋襯套的雙線內(nèi)螺旋 面就是由上述斷面繞襯套的軸面就是由上述斷面繞襯套的軸 線線OZOZ旋轉(zhuǎn)的同時，按一定的導旋轉(zhuǎn)的同時，按一定的導 程程T=2tT=2t向前移動所形成的。向前移動所形成的。 螺桿在襯套中的位

58、置不同時，它們之間的接觸點也就螺桿在襯套中的位置不同時，它們之間的接觸點也就 不同。當螺桿斷面在襯套長圓形斷面的兩端時，螺桿和襯套不同。當螺桿斷面在襯套長圓形斷面的兩端時，螺桿和襯套 的接觸為的接觸為半圓弧線半圓弧線；而在襯套的其它位置時，螺桿和襯套僅；而在襯套的其它位置時，螺桿和襯套僅 有兩點接觸。由于螺桿和襯套是連續(xù)嚙合的，有兩點接觸。由于螺桿和襯套是連續(xù)嚙合的，這些接觸點就這些接觸點就 構(gòu)成了密封線，在襯套的一個導程構(gòu)成了密封線，在襯套的一個導程T T內(nèi)便形成一個密封腔室。內(nèi)便形成一個密封腔室。 這樣，這樣，在沿單螺桿泵的全長上，襯套內(nèi)螺旋面與螺桿的螺旋在沿單螺桿泵的全長上，襯套內(nèi)螺旋面

59、與螺桿的螺旋 面形成了一個個封閉腔室。面形成了一個個封閉腔室?？梢姡r套螺桿副的長度至少為可見，襯套螺桿副的長度至少為 襯套的一個導程，才能形成完整的密封腔。泵每轉(zhuǎn)排量為襯套的一個導程，才能形成完整的密封腔。泵每轉(zhuǎn)排量為: : Tedq P 4 TendQ Pt 5760 則泵的理論排量為則泵的理論排量為 : 式中式中Qt泵的理論排量，泵的理論排量，m3/d； e螺桿的偏心距，螺桿的偏心距，m； n螺桿的轉(zhuǎn)速，螺桿的轉(zhuǎn)速， r/min； dp螺桿截面的直徑，螺桿截面的直徑， dp=2r，m； T襯套的導程，襯套的導程， T=2t,m； t螺桿的螺距，螺桿的螺距，m。 2. 2. 泵的容積效率和

60、系統(tǒng)效率泵的容積效率和系統(tǒng)效率 1)1) 泵的實際排量泵的實際排量Q Q與理論排量與理論排量Q Qt t的比值，稱為泵的容的比值，稱為泵的容 積效率積效率，記作，記作 ，用公式表達為，用公式表達為 v t v Q Q 泵的容積效率實質(zhì)上是一個排量系數(shù)，它與泵揚程、泵的容積效率實質(zhì)上是一個排量系數(shù)，它與泵揚程、 轉(zhuǎn)子與定子間配合的過盈量、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及舉升液體轉(zhuǎn)子與定子間配合的過盈量、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及舉升液體 的粘度等參數(shù)有關(guān)，是一個多變量函數(shù)。的粘度等參數(shù)有關(guān)，是一個多變量函數(shù)。 2) 2) 泵的系統(tǒng)效率泵的系統(tǒng)效率定義為泵的有功功率定義為泵的有功功率( (水力功率水力功率)Ph)Ph與泵與泵