浅谈对小排量螺杆泵应用的认识

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【摘要】螺杆泵用于原油开采是最近二十几年的事情，它是为开采高粘度原油而研究设计的。随着配套工艺技术的日益完善螺杆泵采油技术的发展有着广阔的前景。我矿为油田开发稳产需要，在2004年东部过渡带四条带地区，投产了11口KGLB120-27型小排量螺杆泵井。KGLB120-27型螺杆泵井与其它机械采油设备相比较有造价较低、适应四条带地区地质条件且采用节能变频调速装置，不仅大大的节约能源，还实现了无级调速，减少了劳动强度，增加了参数的准确性。但是小排量螺杆泵也有着它自身存在的缺点与不足，本文对这种小排量螺杆泵的结构、原理和优、缺点进行了自我观点阐述，谈几点浅显的认识。

【关键词】小排量螺杆泵 转子 定子 变频调速

1 小排量螺杆泵的组成和工作原理

1.1 小排量螺杆泵的组成

地面驱动井下单螺杆泵采油系统（简称螺杆泵采油系统）由四部分组成。

1.1.1 电控部分

包括电控箱和电缆。

1.1.2 地面驱动部分

包括减速箱和驱动电机、井口动密封、支撑架、方卡等；地面驱动装置是螺杆泵采油系统的主要地面设备，是把动力传递给井下泵转子，是转子实现行星运动，实现抽汲原油的机械装置。从传动形式上分，油液压传动的机械传动；从变速形式上分，有无级调速和分级调速。

1.1.3 井下泵部分

包括螺杆泵定子和转子；定子是由丁腈橡胶浇铸在钢体外套内形成的。 衬套的内表面是双螺旋曲面（或多螺旋曲面），定子与螺杆泵转子配合。转子在定子内转动，实现抽吸功能。转子由合金钢调质后，经车铣、剖光、镀铬而成。每一截面都是圆的单螺杆。

1.1.4 配套工具部分

包括专用井口、特殊光杆、抽油杆扶正器、油管扶正器、抽油杆防倒转装置、防蜡器、防抽空装置、筛管等。

1.2 小排量螺杆泵工作原理和基本结构

采油用螺杆泵是单螺杆式水力机械的一种，是摆线内啮合螺旋齿轮副的一种应用。螺杆泵转子和定子就是利用摆线的多等效动点效应，在空间形成一个个密闭的独立的腔室基础上工作的。并当转子和定子作相对运动时，密封空腔在轴向沿螺旋线运动，按照旋向，使其中的液体从一端移向另一端。实现机械能和液体能的相互转化，从而实现举升作用。由于转子是金属的，定子是由弹性材料制成的，所以两者组成的密封腔很容易在入口管路中获得高的真空度，使泵具有自吸能力，甚至在气、液混输时也能保持自吸能力。

可见螺杆泵是一种容积式泵，它运动部件少，没有阀件和复杂的流道，油流扰动小，流量均匀。由于钢体转子在定子橡胶衬套内表面运动带有滚动和滑动的性质，使油液中沙粒不易沉积，同时转子和定子间容积均匀变化而产生的抽吸、推挤作用使油气混输效果良好，所以，螺杆泵在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，同其他采油方式相比具有独特的优点。

2 螺杆泵的优缺点

2.1 KGLB120-27螺杆泵的优点

KGLB120-27螺杆泵与其它机械采油设备相比较有以下几个优点：

2.1.1 结构简单，有产生气锁

根据螺杆泵的工作原理，它兼有离心泵和容积泵的优点。螺杆泵运动部件少，没有阀体和复杂的流道，吸入性能好，水力损失小，介质连续均匀吸入和排出，砂粒不易沉积且不怕磨，不易结蜡，因为没有凡尔，不会产生气锁现象。

2.1.2 螺杆泵的工作原理适合高粘度地区

东部过渡带四条带地区，原油物性较差，含蜡量较高、粘度大。与抽油机相比，抽油机井所做的为往复运动，所受的载荷大体上由静载荷、动载荷、摩擦载荷组成。其静载荷：包括抽油杆自重、柱塞上部液柱形成的静液载荷。动载荷：包括抽油杆柱和油管内的流体做不等速运动而产生的抽油杆和液柱的动载荷，即惯性载荷。而摩擦载荷：包括光杆和密封盒的摩擦力、抽油杆与液柱之间的摩擦力、抽油杆与油管之间的摩擦力、液体在杆管环形空间的流动阻力、液体通过泵阀盒柱塞内孔的局部水阻力、柱塞与泵筒之间的半干摩擦阻力。而螺杆泵不做往复运动，只受摩擦载荷的影响。介质的粘度增加也会使泵的容积效率得到改善，因为粘度越大，分子间的力就越大，外力破坏其结构就越困难，表现在螺杆泵上，就是密封效果变好，即在同一净举升高度条件下，试验介质粘度增加，泵的容积效率升高。

2.1.3 配套设施先进

首先，KGLB120-27螺杆泵采用空心转子，解决了以往螺杆泵洗井时需用吊车将抽油杆提起，而只要直接按规定把洗井的流程倒好就行，非常的简捷方便，减少了劳动强度。

另外，KGLB120-27螺杆泵采用了变频调速。变频调速具有功能多样化、使用方便、技术成熟、加工周期短、调速方便可靠等优点，并且它是通过直接改变电机的输入频率而改变电机的转速从而达到调节驱动装置转速的目的。与其它调速方式相比，其参数准确，还具有节能的功能。

2.1.4 成本低、节能效果好

小排量螺杆泵的地面设施比较简单，易损件少，成本费用比较低。且体积较小、重量轻、噪声小，便于安装、维修、保养。另外螺杆泵的节电效果明显，螺杆泵的电机、地面驱动装置和控制箱比一般抽油机的电机 、地面驱动装置的功率要小的多，因此与一般的抽油机相比之下每日耗电量也要小的多。

2.2 KGLB120-27螺杆泵的缺点

螺杆泵也有着它自身存在的缺点与不足，由于螺杆泵本身结构材质以及加工工艺的复杂性，致使螺杆泵的工作特性的稳定性，互换性较差。螺杆泵的检泵周期比较短，一般只有380天左右。比抽油机井的检泵周期短很多，且检泵维修费用较高。主要是因为其定子是由丁腈橡胶浇铸在钢体外套内形成的，易老化变形。

3 结束语

小排量螺杆泵采油系统具有结构简单、体积小、重量轻、噪声小、耗能低、投资少、使用、安装、维修、保养方便等特点。所以它已经成为一种新型的、实用有效的机械采油设备。随着配套工艺技术的日益完善螺杆泵采油技术的发展还将有着广阔的前景。

参考文献

[1] 大庆油田有限责任公司采油工艺研究所.螺杆泵采油技术手册