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    螺桿泵高轉速螺桿泵結構原理及技術優勢

    責編螺桿泵 來源單螺桿泵www.58oyun.com 發布時間2014-07-17 09:36:25

         螺桿泵是依靠泵體與螺桿所形成的嚙合空間容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵(見泵)。螺桿泵按螺桿數目分為單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵等。圖為雙螺桿泵。當主動螺桿轉動時,帶動與其嚙合的從動螺桿一起轉動,吸入腔一端的螺桿嚙合空間容積逐漸增大,壓力降低。液體在壓差作用下進入嚙合空間容積。當容積增至最大而形成一個密封腔時,液體就在一個個密封腔內連續地沿軸向移動,直至排出腔一端。這時排出腔一端的螺桿嚙合空間容積逐漸縮小,而將液體排出。螺桿泵的工作原理與齒輪泵相似,只是在結構上用螺桿取代了齒輪。


        表為各種螺桿泵的特點和應用范圍。螺桿泵的流量和壓力脈沖很小,噪聲和振動小,有自吸能力,但螺桿加工較困難。泵有單吸式和雙吸式兩種結構,但單螺桿泵僅有單吸式。泵必須配帶安全閥(單螺桿泵不必配帶),以防止由于某種原因如排出管堵塞使泵的出口壓力超過容許值而損壞泵或原動機
        針對低轉速、大結構螺桿泵井在生產過程中存在的桿管偏磨和能耗高兩個主要問題,在理論分析和總結實踐經驗的基礎上,提出了高轉速、小結構螺桿泵技術研究,重點對驅動系統和泵的橡膠配方等方面進行了有針對性的調整。在滿足螺桿泵井理論排量的前題下,可減小光桿扭矩,減緩磨損,降低能耗,提高系統效率,最終形成適應于大排量產液井的螺桿泵舉升工藝技術。

        高轉速螺桿泵結構原理及技術優勢

        高轉速螺桿泵結構原理

        高轉速螺桿泵由泵系統和驅動系統兩大系統組成。

        高轉速螺桿泵泵系統

        目前地面直驅高轉速螺桿泵研究現場試驗正在進行當中,250 r/min以下高轉速井下泵由于對泵的橡膠配方進行了有針對性的調整,前期選擇5口井進行試驗,其中有2口井是抽油機轉螺桿泵井,1口井是電泵轉螺桿泵井,轉后電流都明顯下降,泵效有所提高,產量變化不大。

        以X-5井為例,該井泵型由1600調整為500,轉數由103r/min上調為210r/min,調運行電流下降了10A,泵效提高了24.8%,達到了83.4%。

        現場試驗表明高轉速螺桿泵由于提高了生產轉速,井下泵型變小,運行電流和扭矩降低,驅動桿可降級使用,以800型高轉

        速螺桿泵250 r/min運轉,可代替目前常規的2000型低轉速螺桿泵100 r/min情況下生產,雖然理論排量相同,但運行電流最少降低8A,扭矩降低10%以上,螺桿泵井系統效率提高8%以上。

        效益分析經濟效益節約成本

        一是降低配套設備的成本:高轉速螺桿泵匹配的地面直驅驅動裝置在4萬元以內,與常規L5型驅動裝置每臺6萬余元相比,每臺可節省成本費用2萬余元。二是節省桿泵費用。高轉速螺桿泵井下泵泵型變小,驅動桿可降級使用,由∮28實心桿代替∮38或∮42mm空心D級桿,每米分別節省費用8.77或20.87元,每口井桿按1000米計算,可分別節省0.877或2.087萬元。因此,投產一口高轉速螺桿泵帶來的經濟效益為:2.0+1.92+2.09=6.01萬元。

        節約能源

        應用高轉速螺桿泵舉升工藝技術前,平均單井日耗電為365.76KWh,轉后平均單井日耗電為275.28kWh,即平均單井日節電為90.48KWh,年節電3.3×104kWh。電費以0.5142元/kWh計算,年可節約電費1.69萬元。

        社會效益

        驅動桿降級使用后螺桿泵的桿管匹配變得合理,液流通道加大,桿柱的受力狀態得到改善,桿管偏磨有效降低,減少檢泵次數,為螺桿泵正常生產提供保障。

        結論及認識

        (1)在相同理論排量的情況下高轉速螺桿泵有望解決普通大泵型螺桿泵井存在的能耗高、泵效低、桿管偏磨嚴重等問題,適應于大排量油井生產,將是今后螺桿泵井的發展趨勢。

        (2)高轉速螺桿泵采用了新橡膠配方和新型密封結構,其配套技術的研究成功對完善螺桿泵技術具有重要意義。

        (3)目前應用高轉速螺桿泵還處于摸索、試驗階段,下一步,我們會對試驗井繼續進行現場跟蹤,多獲取現場第一手資料,不斷豐富、完善高轉速螺桿泵采油技術。

        高轉速螺桿泵的泵系統,其舉升液體的原理與普通螺桿泵相同,但高轉速下普通泵系統存在結構尺寸大、能耗高、偏磨嚴重等問題,針對上訴問題,我們研究出能夠適應高轉速的泵系統,此系統采用了新橡膠配方和高溫粘接劑,并且新橡膠配方的機械性能指標有所提高,粘接劑耐溫強度也由150℃上升到170℃,附膠率由98%提高到100%。泵系統的突出特點是在高速運轉條件下,由于離心力的作用,能夠減小定、轉子間過盈量,泵容積效率和單級承壓不受影響,摩擦扭矩降低,從而提高了泵的系統工作效率。根據泵的特性曲線可知,由于泵的抽吸能力在泵壓較低時高轉速螺桿泵與低轉速螺桿泵的性能幾乎相同,但隨著泵壓的提高,由于高轉速螺桿泵橡膠硬度的增強,其特性明顯好于低轉速、大結構的螺桿泵。

        高轉速螺桿泵驅動系統

        在高轉速螺桿泵驅動系統研究中,地面直驅裝置及其密封問題的解決是技術關鍵。普通螺桿泵的驅動系統采用二級減速原理,并且驅動頭由于自身設計等原因轉速提高不上去,不適合高轉速螺桿泵的運轉。高轉速螺桿泵地面直驅裝置采用液壓剎車驅動,液壓剎車驅動裝置是由原動機,液壓電機和液壓傳動部分組成。采用皮帶傳動一級減速原理,傳動效率大于93%,與在用驅動相比提高10%以上。并設有液壓防反轉裝置,當反轉時,緩慢釋放抽油桿倒轉速度,液壓控制光桿反向扭矩自動釋放機構的防反轉效果非常顯著。整個裝置結構簡單、穩定性好、成本相對較低。

        高轉速螺桿泵驅動系統的密封結構采用填料密封與正作用密封組合的新型密封結構。填料密封部分分六道盤根進行密封,由于最上部和最下部的磨損最為嚴重,故其耐磨性和抗硬化性能突出;中間部位的密封帶膠心,具有彈性補償功能,自潤滑和柔韌性突出。正作用密封在支撐座的填料密封腔的下部,能有效的阻止密封液體沿光桿上移至填料密封腔。

        高轉速螺桿泵的技術優勢

        與相同排量的大泵型螺桿泵運行時相比,高轉速螺桿泵具有下述幾點優勢。

        能夠降低能耗,減輕地面設備負荷

        低轉速、大泵型的螺桿泵在生產過程中,表現出能源消耗大、抽油桿的尺寸大、地面設備負荷高等問題。而高轉速螺桿泵是對定子橡膠配方有針對性進行調整,使螺桿泵運行轉速可達到250 r/min,用∮28的實心桿代替∮42空心桿,降低了能耗,減輕了地面設備負荷。

        系統效率提高

        高轉速螺桿泵匹配的地面直驅驅動裝置,其傳動效率大于93%,與L5型驅動相比提高10%以上。與同排量大結構、低轉速螺桿泵相比,系統效率提高8%以上。

        可以有效地緩減桿管偏磨

        對近年來檢泵井中桿管偏磨井統計分析表明,泵型較大井,偏磨較嚴重,占偏磨總井數的83.3%。而運行高轉速螺桿泵,在相同的排量要求下,可以選擇較小一級泵型,在不增加螺桿泵頭數的同時,降低了匹配的抽油桿桿徑,增大了液體過流面積,減小了液體的流動阻力,有效地緩減桿管偏磨。

        高轉速螺桿泵現場試驗及應用效果

        高轉速螺桿泵井參數選擇原則

        高轉速螺桿泵需要匹配專用的驅動裝置,其下井施工時參數選擇跟普通螺桿泵一樣,由于它轉速高,因此在相同的排量要求下,它可以選擇較小一級泵型,相應的桿柱選型也可以減小,扶正器數量也可適當減少。在下泵設計選擇參數時,根據油井產能,在滿足供排要求的前提下,選擇合適的泵型、桿徑以及相應的轉速。

        高轉速螺桿泵井試驗情況
     
     
     
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