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)工藝不斷改進和完善，特別是合成橡膠工藝不斷改進和完善，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 機動螺桿泵井的系統(tǒng)組成 1一動力系統(tǒng)；2一轉(zhuǎn)盤；3一三通；4一地面管線；5一井口；6一計量站；7一動液面；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個互不連通的封閉腔室，當(dāng)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)的原油也就隨之由吸人端均勻地擠到排出端。同時，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)子正常工作時作用在定子上的拉、壓力F1(上提、下放時)； 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，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，整個抽油系統(tǒng)的負荷上升 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)動裝置受力條件變差，電機功率變大 驅(qū)動螺桿泵抽油的合理電機功率驅(qū)動螺桿泵抽油的合理電機功率 電機驅(qū)動功率應(yīng)考慮螺桿泵光桿所需實際功率，也就是正常工作時的功率。 正常工作時的啟動功率，一般電機的啟動電流是電機正常電流的三倍，為了保證在電機啟動時不燒電機，應(yīng)留有保險系數(shù)。 螺桿泵停泵，用防反轉(zhuǎn)止動，扭矩不釋放，再啟動電機時，實際是滿載啟動，這時啟動扭矩較大。 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