第四节螺杆泵采油 1930年, Moinean发明,并在美国获得第一个专利, 31-32年在法国制造。我国1986年一如并开始研究地面 驱动螺杆泵。在我国的一些油田中稠油开采的相当突 出的问题,稠油中含有出砂,含气现象,使油井工作 条件及为复杂。在开采高粘含砂含气的原油时,螺杆 泵具有独特的优势。它是一种容积式泵,运动件 有螺杄),没有阀和复杂的流道。油流扰动少,使水 力损失大大降低。由于螺杆在橡皮衬套表面的运动带
第四节 螺杆泵采油 1930年，Moinean发明，并在美国获得第一个 专利， 31-32年在法国制造。我国1986年一如并开始研究地面 驱动螺杆泵。在我国的一些油田中稠油开采的相当突 出的问题，稠油中含有出砂，含气现象，使油井工作 条件及为复杂。在开采高粘含砂含气的原油时，螺杆 泵具有独特的优势。它是一种容积式泵，运动件（只 有螺杆），没有阀和复杂的流道。油流扰动少，使水 力损失大大降低。由于螺杆在橡皮衬套表面的运动带
有滚动和滑动的性质,使砂粒不易沉积。由于衬套 和螺杆间的容积均匀变化而产生的抽汲和推挤作用, 使油气混输的效果较好。突出优点:尺寸小,质量 轻,制造容易,维修方便,运动部件少,排量均匀。 系统组成及泵的工作原理 电动 1.系统组成 驱动装置 液动 地面 井口装置机动 地下_螺杆泵「定子 转 中间—中间油管或中间电
有滚动和滑动的性质，使砂粒不易沉积。由于衬套 和螺杆间的容积均匀变化而产生的抽汲和推挤作用， 使油气混输的效果较好。突出优点：尺寸小，质量 轻，制造容易，维修方便，运动部件少，排量均匀。 一、 1. 系统组成 地面—— 地下——螺杆泵 中间——中间油管或中间电缆 驱动装置 井口装置 电动 液动 机动 定子 转子
管线 2一转盘 4 一动力系统 3一三通 5—井口 6,计量站 7—动液匠 8—抽油杆 9油管 10—抽油杆扶正 11—螺杆泵 12一油层 图11-18机动螺杆泵井的系统组
工作过程 由地面动力带动抽油權带动》泵转子转动y 井液由泵下部吸入>上端排出>从油管流出井 口通过>地面管线至计量间 2.螺杆泵的结构与工作原理 (1)螺杆泵的结构 由定子和转子组成的。转子是通过精加工、表面镀铬的 高强度螺杆;定子就是泵筒,是由一种坚固、耐油、抗 腐蚀的合成橡胶精磨成型,然后被永久地粘接在钢壳体 内而成。除单螺杆泵外,螺杆泵还有多螺杆泵(双螺杆 三螺杆及五螺杆泵等),主要用于输送油品
口 地面管线至计量间 井液由泵下部吸入 上端排出 从油管流出井 由地面动力带动抽油杆柱 泵转子转动 工作过程 通 过 带 动 ⎯ ⎯→ → → ⎯ ⎯→ → ： 2. 螺杆泵的结构与工作原理 (1) 由定子和转子组成的。转子是通过精加工、表面镀铬的 高强度螺杆；定子就是泵筒，是由一种坚固、耐油、抗 腐蚀的合成橡胶精磨成型，然后被永久地粘接在钢壳体 内而成。除单螺杆泵外，螺杆泵还有多螺杆泵(双螺杆、 三螺杆及五螺杆泵等)，主要用于输送油品
2)螺杆泵的工作原理 螺杆泵是靠空腔排油,即转子与定子间形成的一个个 互不连通的封闭腔室,当转子转动时,封闭空腔沿轴 线方向由吸入端向排出端方向运移。封闭腔在排出端 消失,空腔内的原油也就随之由吸入端均匀地挤到排 出端。同时,又在吸入端重新形成新的低压空腔将原 油吸入。这样,封闭空腔不断地形成、运移和消失, 原油便不断地充满、挤压和排出,从而把井中的原油 不断地吸入,通过油管举升到井口。 3缺点 橡皮衬套易磨损,下部径向上止推轴承损坏,偏心联 接轴不够可靠,周期短
(2) 螺杆泵是靠空腔排油，即转子与定子间形成的一个个 互不连通的封闭腔室，当转子转动时，封闭空腔沿轴 线方向由吸入端向排出端方向运移。封闭腔在排出端 消失，空腔内的原油也就随之由吸入端均匀地挤到排 出端。同时，又在吸入端重新形成新的低压空腔将原 油吸入。这样，封闭空腔不断地形成、运移和消失， 原油便不断地充满、挤压和排出，从而把井中的原油 不断地吸入，通过油管举升到井口。 橡皮衬套易磨损，下部径向上止推轴承损坏，偏心联 接轴不够可靠，周期短。 3.缺点
3(8) 4 5进口6 出口 图11-19单螺杆泵的结构示意图 1—泵壳;2一衬套;3—螺杆;4—偏心联轴节;5—中间传动轴; 6—密封装置;7一径向止推轴承;8—普通连轴节
二、螺杆泵基本参数的确定 1.泵的理论排量 如图11-20所示,螺杆任一断面都是半径为r的圆 整个螺杆的形状可看成是由很多半径为r的极薄圆盘组 成,这些圆盘的中心Q1是以偏心距e绕螺杆本身的轴线 O2Z一边旋转一边按一定的螺距向前移动。即圆盘圆 心Q1的轨迹是螺距为t、偏心距为e的螺旋线。 衬套的材料是橡胶,它的断面是由两个半径为r(等于 螺杆断面半径)的半圆和两个长度为4e的直线段组成的 长圆形,如图11-21所示。衬套的双线内螺旋面就是 由上述断面绕衬套的轴线OZ旋转的同时,按一定的导 程T=2向前移动所形成的
二、 螺杆泵基本参数的确定 1. 泵的理论排量 如图11－20所示，螺杆任一断面都是半径为r的圆， 整个螺杆的形状可看成是由很多半径为r的极薄圆盘组 成，这些圆盘的中心O1是以偏心距e绕螺杆本身的轴线 O2 -Z一边旋转一边按一定的螺距t向前移动。即圆盘圆 心O1的轨迹是螺距为t、 偏心距为e的螺旋线。 衬套的材料是橡胶，它的断面是由两个半径为r(等于 螺杆断面半径)的半圆和两个长度为4e的直线段组成的 长圆形，如图11－21所示。衬套的双线内螺旋面就是 由上述断面绕衬套的轴线OZ旋转的同时，按一定的导 程T=2t向前移动所形成的
螺杆在衬套中的位置不同时,它们之间的接触点也 就不同。当螺杆断面在衬套长圆形断面的两端时, 螺杆和衬套的接触为半圆弧线;而在衬套的其它位 置时,螺杆和衬套仅有两点接触。由于螺杆和衬套 是连续啮合的,这些接触点就构成了密封线,在衬 套的一个导程T内便形成一个密封腔室。这样,在 沿单螺杄泵的全长上,衬套内螺旋面与螺杄的螺旋 面形成了一个个封闭腔室。可见,衬套螺杆副的长 度至少为衬套的一个导程,才能形成完整的密封腔。 泵每转排量为:g=447 则泵的理论排量为: Q =5760end T
螺杆在衬套中的位置不同时，它们之间的接触点也 就不同。当螺杆断面在衬套长圆形断面的两端时， 螺杆和衬套的接触为半圆弧线；而在衬套的其它位 置时，螺杆和衬套仅有两点接触。由于螺杆和衬套 是连续啮合的，这些接触点就构成了密封线，在衬 套的一个导程T内便形成一个密封腔室。这样，在 沿单螺杆泵的全长上，衬套内螺旋面与螺杆的螺旋 面形成了一个个封闭腔室。可见，衬套螺杆副的长 度至少为衬套的一个导程，才能形成完整的密封腔。 泵每转排量为: 则泵的理论排量为 : q = 4ed P T Qt = 5760end P T
式中Q—泵的理论排量,m3d; 螺杆的偏心距 n—螺杆的转速,r/min; dp螺杆截面的直径,dp=2r,m; T衬套的导程,T=2tm; t—螺杆的螺距,m 2泵的容积效率和系统效率 l)泵的实际排量Q与理论排量Q的比值,称为 泉的容积效率,记作,用公式表达为Q 7 Q
式中Qt——泵的理论排量，m3 /d e——螺杆的偏心距，m n——螺杆的转速， r/min dp——螺杆截面的直径， dp =2r，m T——衬套的导程， T=2t,m t——螺杆的螺距，m。 2. 泵的容积效率和系统效率 1) 泵的实际排量Q与理论排量Qt的比值，称为 泵的容积效率，记作 v ，用公式表达为 t v Q Q =
泵的容积效率实质上是一个排量系数,它与泵 扬程、转子与定子间配合的过盈量、转子的转速以 及举升液体的粘度等参数有关 个多变量函数。 2泵的系统效率η定义为泵的有功功率(水力功率)h 与泵的输入功率Pn之比,即P 其中」P1=PP8×103 i=√3×10-3U 3.泵的扭矩 由于螺杄泵的吸入端和排岀端存在压差,所以螺杆衬套 副中的液体将对螺杆施加力的作用。同时,定、转子间 存在过盈量,将会使定、转子间产生摩擦阻力扭矩
泵的容积效率实质上是一个排量系数，它与泵 扬程、转子与定子间配合的过盈量、转子的转速以 及举升液体的粘度等参数有关，是一个多变量函数。 2.泵的系统效率η定义为泵的有功功率(水力功率)Ph 与泵的输入功率Pin之比，即 其中： 3. 泵的扭矩 由于螺杆泵的吸入端和排出端存在压差，所以螺杆衬套 副中的液体将对螺杆施加力的作用。同时，定、转子间 存在过盈量，将会使定、转子间产生摩擦阻力扭矩。 in h P P = 3 1 10− Ph = HQ g Pin UI 3 3 10− =