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桿式單螺桿泵在油田中的應(yīng)用
桿式單螺桿泵在油田中的應(yīng)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(shì)必費(fèi)時(shí)費(fèi)工，采油成本相對(duì)較高。介紹一種地面驅(qū)動(dòng)桿式螺桿泵，論述了其基本結(jié)構(gòu)和工作原理。這種桿式螺桿泵可以縮短檢泵作業(yè)時(shí)間，從而降低油田的作業(yè)成本。
目前，在我國(guó)油田使用的機(jī)械采油工藝中，地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵在開采稠油、高凝固點(diǎn)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(shí)，需油管柱和抽油桿柱同時(shí)起出，其過程中要仔細(xì)丈量清點(diǎn)抽油桿長(zhǎng)度及數(shù)量，計(jì)算油管及抽油桿的彎曲變形和伸長(zhǎng)量，推算出準(zhǔn)確的防沖距。整個(gè)換泵過程工作量大，停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，作業(yè)成本相對(duì)較高。為了充分發(fā)揮螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)不足，研究出一種地面驅(qū)動(dòng)插入式螺桿泵裝置，該裝置可以實(shí)現(xiàn)快速而經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)及工作原理
桿式螺桿泵裝置結(jié)構(gòu)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(jī)械防轉(zhuǎn)裝置和底部機(jī)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(shí)，由上承拉接頭承受整個(gè)泵的重量，其材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼42CrMo，內(nèi)表面進(jìn)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(jié)構(gòu)和工作原理相同，地面驅(qū)動(dòng)裝置將動(dòng)力傳給抽油桿，抽油桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)子在定子中作行星運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液體從螺桿泵進(jìn)口到出口的運(yùn)動(dòng)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(dǎo)程，mm。對(duì)于小排量、高揚(yáng)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(yīng)為中小排量。
螺桿泵的轉(zhuǎn)子上端設(shè)計(jì)時(shí)，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(dòng)，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(jī)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦力，有帶動(dòng)定子一起作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。為了能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子在定子中的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺桿泵正常工作，必須使定子固定，底部機(jī)械防轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)了這一功能?？紤]到桿式螺桿泵下井作業(yè)安裝方便，設(shè)計(jì)了近似鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式。防轉(zhuǎn)接頭將螺桿泵定子承扭接箍與油管連接，整個(gè)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(shí)，定子受到轉(zhuǎn)子給與的扭矩要與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(shí)現(xiàn)螺桿泵定子與油管柱一起相對(duì)靜止，實(shí)現(xiàn)定子、轉(zhuǎn)子相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而抽油工作。
1.4 底部機(jī)械抗拉鎖緊裝置
桿式螺桿泵定子底部機(jī)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(shè)計(jì)為四瓣式的脹卡式，同時(shí)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(jìn)入底部承拉接箍，當(dāng)其到達(dá)預(yù)定位置，芯軸的四瓣張開，與底部承拉接箍配合。當(dāng)螺桿泵工作定子有軸向運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，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(yùn)動(dòng)。同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)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(shù)參數(shù)：理論排量為50～800mL/r；揚(yáng)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(jī)動(dòng)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(dòng)裝置；第五步，繼續(xù)上提光桿到達(dá)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(shè)備及井下工具。整個(gè)換泵過程一般需要1～1.5d 的時(shí)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(shè)備及井下工具。其中第八步費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同樣排量、揚(yáng)程的管式螺桿泵換泵時(shí)間約為2～3d，桿式螺桿泵則可以縮短檢泵作業(yè)時(shí)間1～1.5d，從而降低作業(yè)
成本。
3、結(jié)束語(yǔ)
桿式螺桿泵裝置綜合螺桿泵與桿式柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，裝置原理可行、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、現(xiàn)場(chǎng)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(fèi)用，縮短停井時(shí)間，從而降低修井費(fèi)用和油田采油成本。
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