螺桿泵工作原理及故障處理PPT課件

1、 螺桿泵又叫漸進式容積泵，螺桿泵又叫漸進式容積泵，由定子和轉(zhuǎn)子組成，兩者的螺旋由定子和轉(zhuǎn)子組成，兩者的螺旋狀過盈配合形成連續(xù)密封的腔體，狀過盈配合形成連續(xù)密封的腔體，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)對介質(zhì)通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)對介質(zhì)的傳輸。的傳輸。什么是螺桿泵？什么是螺桿泵？第1頁/共92頁 采油用螺桿泵是單螺桿式水力機械的一種，是擺線內(nèi)嚙合螺旋齒輪副的一種應用。螺桿泵的轉(zhuǎn)子、定子副（也叫螺桿襯套副）是利用擺線的多等效動點效應，在空間形成封閉腔室，并當轉(zhuǎn)子和定子作相對轉(zhuǎn)動時，封閉腔室能作軸向移動，使其中的液體從一端移向另一端，實現(xiàn)機械能和液體能的相互轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)舉升作用。螺桿泵又有單頭(或單線)螺桿泵

2、和多頭（或多線）螺桿泵之分。 1 1：2 2結(jié)構(gòu) 2 2：3 3結(jié)構(gòu) 3 3：4 4結(jié)構(gòu) 4 4：5 5結(jié)構(gòu)第2頁/共92頁 采油用螺桿泵是單螺桿式水力機械的一種，是擺線內(nèi)嚙合螺旋齒輪副的一采油用螺桿泵是單螺桿式水力機械的一種，是擺線內(nèi)嚙合螺旋齒輪副的一種應用。螺桿泵的轉(zhuǎn)子、定子副（也叫螺桿種應用。螺桿泵的轉(zhuǎn)子、定子副（也叫螺桿襯套副）是利用擺線的多等效襯套副）是利用擺線的多等效動點效應，在空間形成封閉腔室，并當轉(zhuǎn)子和定子作相對轉(zhuǎn)動時，封閉腔室能動點效應，在空間形成封閉腔室，并當轉(zhuǎn)子和定子作相對轉(zhuǎn)動時，封閉腔室能作軸向移動，使其中的液體從一端移向另一端，實現(xiàn)機械能和液體能的相互轉(zhuǎn)作軸向移動，使

3、其中的液體從一端移向另一端，實現(xiàn)機械能和液體能的相互轉(zhuǎn)化，從而實現(xiàn)舉升作用。螺桿泵又有單頭化，從而實現(xiàn)舉升作用。螺桿泵又有單頭( (或單線或單線) )螺桿泵和多頭（或多線）螺螺桿泵和多頭（或多線）螺桿泵之分。桿泵之分。 1 1：2 2結(jié)構(gòu) 2 2：3 3結(jié)構(gòu) 3 3：4 4結(jié)構(gòu) 4 4：5 5結(jié)構(gòu)第3頁/共92頁井下單螺桿泵由哪幾部分組成？井下單螺桿泵由哪幾部分組成？1-下接頭；2-限位銷；3-定子；4-轉(zhuǎn)子；5-上接頭 井下單螺桿泵由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鋼制外套和井下單螺桿泵由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鋼制外套和橡膠襯套組成，轉(zhuǎn)子由合金鋼的棒料經(jīng)過精車、鍍鉻并拋橡膠襯套組成，轉(zhuǎn)子由合金鋼的棒料

4、經(jīng)過精車、鍍鉻并拋光加工而成。轉(zhuǎn)子有空心轉(zhuǎn)子和實心轉(zhuǎn)子兩種光加工而成。轉(zhuǎn)子有空心轉(zhuǎn)子和實心轉(zhuǎn)子兩種。 螺桿泵定子是用丁腈橡膠襯套澆鑄粘接在鋼體外套內(nèi)而形成的一種腔體裝置。定子內(nèi)表面呈雙螺旋曲面，與轉(zhuǎn)子外表面相配合。第4頁/共92頁 沿著螺桿泵的全長，在轉(zhuǎn)子外表面與定子橡膠襯套內(nèi)表面間形成多個密封腔室；隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，在吸入端轉(zhuǎn)子與定子橡膠襯套內(nèi)表面間會不斷形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端壓差的作用下被吸入，并由吸入端推擠到排出端，壓力不斷升高，流量非常均勻 。螺桿泵工作原螺桿泵工作原理是什么？理是什么？ 螺桿泵工作的過程本質(zhì)上也就是密封腔室不斷形成、推移和消失的過程

5、。第5頁/共92頁螺桿泵有哪些結(jié)構(gòu)參數(shù)？螺桿泵有哪些結(jié)構(gòu)參數(shù)？e 轉(zhuǎn)子偏心距，mm；D 轉(zhuǎn)子截圓直徑，mm；T 定子導程，mm。螺桿泵三個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)：螺桿泵三個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)： 在螺桿泵參數(shù)設(shè)計過程中，這三個基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇及相互之間的合理配比顯得尤為重要，它們直接影響著螺桿泵的工作特性和使用壽命。 TDe第6頁/共92頁 GLB500-14K為空心轉(zhuǎn)子螺桿泵，每轉(zhuǎn)排量500毫升，級數(shù)14； GLB120-27(2:3)為多頭螺桿泵， 轉(zhuǎn)子與定子頭數(shù)比為2:3，每轉(zhuǎn)排量 120毫升，級數(shù)27。例例如如 螺桿泵規(guī)格型號是如何規(guī)定的？螺桿泵規(guī)格型號是如何規(guī)定的？ 空心轉(zhuǎn)子用“K”；實心省

6、略；等壁厚定子用“D”；金屬定子用“J” 轉(zhuǎn)子與定子頭數(shù)比，用阿拉伯數(shù)字表示，單頭省略泵的總級數(shù)泵的幾何排量，ml/r 單螺桿抽油泵,“螺”和“泵”兩字漢語拼音第一個字母泵的驅(qū)動方式：抽油桿地面驅(qū)動，用“桿”字漢語拼音第一個字母G表示；潛油電機井下驅(qū)動，用“潛”字漢語拼音第一個字母Q表示LB ( )第7頁/共92頁 eDTnQeDTnQeDTnQeDTnQ 現(xiàn)場應用中，根據(jù)選用泵的型號可計算出理論排量，公式如下：6101440Qnq式中：Q螺桿泵理論排量，m3/d；q螺桿泵每轉(zhuǎn)排量，ml/r；n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min。螺桿泵理論排量如何計算螺桿泵理論排量如何計算 ？ 理論排量公式如下：第8頁/共

7、92頁 螺桿泵綜合了柱塞泵和離心泵的優(yōu)點，即在不同的壓力條件螺桿泵綜合了柱塞泵和離心泵的優(yōu)點，即在不同的壓力條件下流量改變很小，而且流量非常均勻；下流量改變很小，而且流量非常均勻； 無閥，對氣的適應性好，不會產(chǎn)生無閥，對氣的適應性好，不會產(chǎn)生“氣鎖氣鎖”現(xiàn)象（柱塞泵）現(xiàn)象（柱塞泵）和和 “ “氣蝕氣蝕”現(xiàn)象（離心泵）；現(xiàn)象（離心泵）； 結(jié)構(gòu)方面的特點：運動件很少（只有轉(zhuǎn)子一個運動件）、流結(jié)構(gòu)方面的特點：運動件很少（只有轉(zhuǎn)子一個運動件）、流道短而且簡單，過流面積大，油流擾動小，因此攜帶能力強；道短而且簡單，過流面積大，油流擾動小，因此攜帶能力強； 對砂、蠟的適應性好，能夠在高粘原油中以較高的效率

8、工作；對砂、蠟的適應性好，能夠在高粘原油中以較高的效率工作； 螺桿泵的各種優(yōu)點是相對而言的，對于一些特殊介質(zhì)，也會螺桿泵的各種優(yōu)點是相對而言的，對于一些特殊介質(zhì)，也會對螺桿泵的水力特性產(chǎn)生一定程度的影響，但相對抽油機和電泵而對螺桿泵的水力特性產(chǎn)生一定程度的影響，但相對抽油機和電泵而言，敏感性較小。言，敏感性較小。A AB BC CD DE E螺桿泵的特點及優(yōu)點是什么螺桿泵的特點及優(yōu)點是什么？ 第9頁/共92頁二、二、 螺桿泵采油系統(tǒng)及配套技術(shù)螺桿泵采油系統(tǒng)及配套技術(shù)本章主要講解的內(nèi)容：本章主要講解的內(nèi)容：第10頁/共92頁地面驅(qū)動單螺桿泵采油系統(tǒng) 潛油電機驅(qū)動單螺桿泵采油系統(tǒng) 第11頁/共92

9、頁（二）地面驅(qū)動單螺桿泵采油系統(tǒng)組成及功能（二）地面驅(qū)動單螺桿泵采油系統(tǒng)組成及功能 1 1電控箱；電控箱； 2-2-電機；電機；3-3-皮帶；皮帶； 4-4-方卡子；方卡子；5-5-光桿；光桿； 6-6-減速箱；減速箱； 7-7-專用井口；專用井口； 8-8-抽油桿；抽油桿；9-9-抽油桿扶正器；抽油桿扶正器；10-10-油管扶正器；油管扶正器；11-11-油管；油管； 12-12-螺桿泵；螺桿泵；13-13-套管；套管； 14-14-定位銷；定位銷；15-15-防脫裝置；防脫裝置；16-16-篩管篩管51236789101112131415161、組成：分為地面和井下兩大部分。、組成：分為地

10、面和井下兩大部分。地面部分包括地面部分包括:驅(qū)動頭和控制柜驅(qū)動頭和控制柜，井下，井下部分包括：部分包括：井下泵、抽油桿、油管、井下泵、抽油桿、油管、配套工具（如錨定工具、扶正器）等。配套工具（如錨定工具、扶正器）等。見左圖。見左圖。第12頁/共92頁5 5個優(yōu)點個優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單 維護方便維護方便 節(jié)能效果節(jié)能效果明明 顯顯 一次性一次性投資少投資少 適應性強適應性強 以能有效降低采油成本提高采油效益諸如抽油機柱塞泵、潛油電泵、水力活塞泵等機采方式無法比擬的優(yōu)點而倍受國內(nèi)外油田重視，并有望成為油田主要的機采方式之一。第13頁/共92頁1 、 螺 桿 泵 采 油 系 統(tǒng) 的 電 控 部 分、

11、 螺 桿 泵 采 油 系 統(tǒng) 的 電 控 部 分 電控箱是螺桿泵井的控制部分，控制電機的啟、停。該裝置能自動顯示、記錄螺桿泵井正常生產(chǎn)時的電流、電壓等，有過載、欠載自動保護功能，確保生產(chǎn)井正常生產(chǎn)。第14頁/共92頁 電控箱的功能是什么？電控箱的功能是什么？ 它具有對電機作過載、斷相、過壓、漏電、堵轉(zhuǎn)及三相電流它具有對電機作過載、斷相、過壓、漏電、堵轉(zhuǎn)及三相電流嚴重不平衡自動的保護功能。嚴重不平衡自動的保護功能。 電控箱設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，前門設(shè)有安全門鎖，箱門處用反邊折電控箱設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，前門設(shè)有安全門鎖，箱門處用反邊折扣，具有防風沙、防雨、防盜的特點?？?，具有防風沙、防雨、防盜的特點。 箱門的電

12、壓表、電流表、可直觀的反映電網(wǎng)電壓及螺桿泵的箱門的電壓表、電流表、可直觀的反映電網(wǎng)電壓及螺桿泵的工作情況。工作情況。 集成化的電腦綜合保護器，具有功能全、穩(wěn)定性好，響應動集成化的電腦綜合保護器，具有功能全、穩(wěn)定性好，響應動作快的特點。作快的特點。 有的電控箱還可以連續(xù)記錄工作運行電流，為螺桿泵泵況分有的電控箱還可以連續(xù)記錄工作運行電流，為螺桿泵泵況分析提供依據(jù)。析提供依據(jù)。 1 12 23 34 45 5第15頁/共92頁 地面驅(qū)動裝置是螺桿泵采油系統(tǒng)的主要地面設(shè)備，是把動力傳遞給井下泵轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子實現(xiàn)行星運動，實現(xiàn)抽汲原油的機械裝置。從傳動形式上分，有液壓傳動和機械傳動；從變速形式上分，有無

13、級調(diào)速和有級調(diào)速。螺桿泵驅(qū)動裝置的螺桿泵驅(qū)動裝置的種類種類機械驅(qū)動裝置機械驅(qū)動裝置 液壓驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置 2 、 螺 桿 泵 采 油 系 統(tǒng) 的 地 面 驅(qū) 動 部 分、 螺 桿 泵 采 油 系 統(tǒng) 的 地 面 驅(qū) 動 部 分第16頁/共92頁 機械驅(qū)動裝置傳動部分是由電動機和減速器等組成，其優(yōu)點是設(shè)備簡單，價格低廉，容易管理并且節(jié)能，能實現(xiàn)有級調(diào)速且比較方便。其缺點是不能實現(xiàn)無級調(diào)速。 液壓驅(qū)動裝置是由原動機，液壓電機和液壓傳動部分組成。其優(yōu)點是可實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速啟動；轉(zhuǎn)速可任意調(diào)節(jié)；因設(shè)有液壓防反轉(zhuǎn)裝置，減緩了抽油桿倒轉(zhuǎn)速度。其缺點是在寒冷季節(jié)地面液壓件和管線保溫工作較難，且價格相對較高，不

14、容易管理。 螺 桿 泵 驅(qū) 動 裝 置螺 桿 泵 驅(qū) 動 裝 置第17頁/共92頁 螺桿泵地面驅(qū)動裝置一般指的是套管井口法蘭面以上與套管井口、地螺桿泵地面驅(qū)動裝置一般指的是套管井口法蘭面以上與套管井口、地面輸油管線相連接的那部分設(shè)備的總稱。狹義的講它主要由原動機、減速系面輸油管線相連接的那部分設(shè)備的總稱。狹義的講它主要由原動機、減速系統(tǒng)、防反轉(zhuǎn)機構(gòu)、密封系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和安全防護系統(tǒng)等部分組成，廣義的統(tǒng)、防反轉(zhuǎn)機構(gòu)、密封系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和安全防護系統(tǒng)等部分組成，廣義的講還包括螺桿泵專用井口、地面電控箱，它是螺桿泵采油系統(tǒng)中的動力輸出講還包括螺桿泵專用井口、地面電控箱，它是螺桿泵采油系統(tǒng)中的動力輸出

15、部分。根據(jù)不同的分類原則，螺桿泵地面驅(qū)動裝置有不同的種類：部分。根據(jù)不同的分類原則，螺桿泵地面驅(qū)動裝置有不同的種類：螺桿泵地面驅(qū)動裝置的種類、組成及工作原理螺桿泵地面驅(qū)動裝置的種類、組成及工作原理 什么是螺桿泵地面驅(qū)動裝置，它主要由幾部什么是螺桿泵地面驅(qū)動裝置，它主要由幾部分組成？分組成？2 2、螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分、螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分第18頁/共92頁螺桿泵地面驅(qū)動裝置主要功能是什么？螺桿泵地面驅(qū)動裝置主要功能是什么？ 為井下螺桿泵提供動力和合適的轉(zhuǎn)速；為井下螺桿泵提供動力和合適的轉(zhuǎn)速； 承受桿柱的軸向載荷；承受桿柱的軸向載荷； 為油井產(chǎn)出液進入地面輸油管線提供通道；為油井

16、產(chǎn)出液進入地面輸油管線提供通道； 防止產(chǎn)出液滲漏到井場的密封功能；防止產(chǎn)出液滲漏到井場的密封功能； 防止停機過程中桿柱的高速反轉(zhuǎn)功能；防止停機過程中桿柱的高速反轉(zhuǎn)功能； 安全防護功能；安全防護功能； 測試、防盜等其它輔助功能。其中驅(qū)動裝置的密封功能和測試、防盜等其它輔助功能。其中驅(qū)動裝置的密封功能和防反轉(zhuǎn)功能是該產(chǎn)品使用過程中暴露出問題最多的部分，影響產(chǎn)防反轉(zhuǎn)功能是該產(chǎn)品使用過程中暴露出問題最多的部分，影響產(chǎn)品的長期可靠高效運行，制約螺桿泵采油技術(shù)的發(fā)展。品的長期可靠高效運行，制約螺桿泵采油技術(shù)的發(fā)展。一是一是二是二是三是三是四是四是五是五是六是六是七是七是第19頁/共92頁 螺桿泵地面驅(qū)動裝

17、置主要功能之一是動力傳遞，即將原動螺桿泵地面驅(qū)動裝置主要功能之一是動力傳遞，即將原動機的動力通過動力傳遞系統(tǒng)傳遞到輸出軸上，輸出軸再將動力機的動力通過動力傳遞系統(tǒng)傳遞到輸出軸上，輸出軸再將動力通過方卡傳遞到連接在桿柱的的光桿上，同時作用在光桿上的通過方卡傳遞到連接在桿柱的的光桿上，同時作用在光桿上的軸向載荷和扭矩載荷通過輸出軸作用于動力傳遞系統(tǒng)。對于一軸向載荷和扭矩載荷通過輸出軸作用于動力傳遞系統(tǒng)。對于一般機械式螺桿泵地面驅(qū)動裝置，其動力傳遞系統(tǒng)過程如下：般機械式螺桿泵地面驅(qū)動裝置，其動力傳遞系統(tǒng)過程如下： 地面驅(qū)動裝置的動力傳遞技術(shù)地面驅(qū)動裝置的動力傳遞技術(shù) 電控箱電控箱 電動機電動機小帶輪

18、小帶輪大帶輪大帶輪 方方 卡卡 輸出軸輸出軸大齒輪大齒輪齒齒輪輪軸軸光光 桿桿機械式螺桿泵地面驅(qū)動裝置動力傳遞系統(tǒng)流程圖第20頁/共92頁 地面驅(qū)動裝置的密封技術(shù)地面驅(qū)動裝置的密封技術(shù) 地面驅(qū)動裝置密封系統(tǒng)包括減速箱輸入輸出軸處的動地面驅(qū)動裝置密封系統(tǒng)包括減速箱輸入輸出軸處的動密封、光桿與驅(qū)動裝置之間的中低壓動密封、井口靜密封密封、光桿與驅(qū)動裝置之間的中低壓動密封、井口靜密封系統(tǒng)，它們密封性能的好壞、壽命的長短直接影響地面驅(qū)系統(tǒng)，它們密封性能的好壞、壽命的長短直接影響地面驅(qū)動裝置的正常工作和采油系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)時率及成本。原油或動裝置的正常工作和采油系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)時率及成本。原油或潤滑油的泄漏不僅會造成

19、浪費、污染環(huán)境，而且還會危及潤滑油的泄漏不僅會造成浪費、污染環(huán)境，而且還會危及設(shè)備和人身的安全，所以在地面驅(qū)動裝置設(shè)計和使用過程設(shè)備和人身的安全，所以在地面驅(qū)動裝置設(shè)計和使用過程中必須重視密封技術(shù)的相關(guān)性能。中必須重視密封技術(shù)的相關(guān)性能。2 2、螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分、螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分第21頁/共92頁A A、光桿盤根盒動密封系統(tǒng)光桿盤根盒動密封系統(tǒng) 填料裝入驅(qū)動裝置填料裝入驅(qū)動裝置密封腔后，經(jīng)壓蓋對密封腔后，經(jīng)壓蓋對它做軸向壓縮。它做軸向壓縮。地面驅(qū)動裝置的光桿密封技術(shù)地面驅(qū)動裝置的光桿密封技術(shù)填料密封機理示意圖填料密封機理示意圖 7 6 5 4 3 2 1 1-光桿;2螺

20、栓;3壓蓋;4盤根;5盤根盒; 6螺栓;7井口。第22頁/共92頁地地面面驅(qū)驅(qū)動動裝裝置置的的密密封封原原理理光桿盤根盒動密封系統(tǒng)光桿盤根盒動密封系統(tǒng)第23頁/共92頁 螺桿泵停機后或卡泵時，貯存在桿柱中的彈性變形能會螺桿泵停機后或卡泵時，貯存在桿柱中的彈性變形能會快速釋放，使桿柱快速反轉(zhuǎn)?？焖籴尫?，使桿柱快速反轉(zhuǎn)。 停機后，在油管及外輸管線內(nèi)的液體與套管內(nèi)井液壓差作停機后，在油管及外輸管線內(nèi)的液體與套管內(nèi)井液壓差作用下，螺桿泵會變成液壓馬達，使轉(zhuǎn)子及連接的桿柱快速反轉(zhuǎn)。用下，螺桿泵會變成液壓馬達，使轉(zhuǎn)子及連接的桿柱快速反轉(zhuǎn)。油套壓差越大，桿柱反轉(zhuǎn)速度越快，持續(xù)時間越長，直到油套油套壓差越大，

21、桿柱反轉(zhuǎn)速度越快，持續(xù)時間越長，直到油套壓差恢復平衡為止。壓差恢復平衡為止。 地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)及安全防護技術(shù)地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)及安全防護技術(shù)螺桿泵系統(tǒng)反轉(zhuǎn)原因及危害螺桿泵系統(tǒng)反轉(zhuǎn)原因及危害停停機機反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的原原因因分分析析2 2、螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分、螺桿泵采油系統(tǒng)的地面驅(qū)動部分第24頁/共92頁 螺桿泵的反轉(zhuǎn)會使桿柱脫扣、光桿甩彎，地面驅(qū)螺桿泵的反轉(zhuǎn)會使桿柱脫扣、光桿甩彎，地面驅(qū)動裝置零部件損壞；動裝置零部件損壞； 螺桿泵的反轉(zhuǎn)不僅會危及設(shè)備的安全，還會危及螺桿泵的反轉(zhuǎn)不僅會危及設(shè)備的安全，還會危及現(xiàn)場維護操作人員的安全，成為生產(chǎn)事故的隱患。現(xiàn)場維護操作人員的安全，成為生產(chǎn)事故的

22、隱患。螺桿泵采油系統(tǒng)停機反轉(zhuǎn)會有什么危害？螺桿泵采油系統(tǒng)停機反轉(zhuǎn)會有什么危害？A AB B第25頁/共92頁地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)及安全防護技術(shù)地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)及安全防護技術(shù) 地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形式及工作特點地面驅(qū)動裝置防反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)形式及工作特點 為了解決螺桿泵采油系統(tǒng)停機反轉(zhuǎn)造成系統(tǒng)故障，為了解決螺桿泵采油系統(tǒng)停機反轉(zhuǎn)造成系統(tǒng)故障，普遍在驅(qū)動裝置中設(shè)置機械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)。防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)可普遍在驅(qū)動裝置中設(shè)置機械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)。防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以裝在輸出軸或輸入軸上，裝在輸入軸上的防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)以裝在輸出軸或輸入軸上，裝在輸入軸上的防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)受到的工作扭矩遠小于裝在輸出軸上的工作扭矩，但裝受到的工作扭矩遠小于裝在

23、輸出軸上的工作扭矩，但裝置橫向尺寸也相應變大。綜合考慮選用防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)裝在置橫向尺寸也相應變大。綜合考慮選用防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)裝在輸入軸上的方案較好，易于調(diào)整維護。輸入軸上的方案較好，易于調(diào)整維護。 目前機械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要有目前機械防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要有棘輪、棘爪機構(gòu)、棘輪、棘爪機構(gòu)、摩擦式防反轉(zhuǎn)裝置、楔塊防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)、液壓防反摩擦式防反轉(zhuǎn)裝置、楔塊防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)、液壓防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電磁式防反轉(zhuǎn)裝置等方式。轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電磁式防反轉(zhuǎn)裝置等方式。其中棘輪棘爪其中棘輪棘爪防反轉(zhuǎn)因結(jié)構(gòu)簡單，而且能夠釋放貯存在光桿及裝置上防反轉(zhuǎn)因結(jié)構(gòu)簡單，而且能夠釋放貯存在光桿及裝置上的反轉(zhuǎn)扭矩，壽命較長，現(xiàn)場也可以隨時更換，目前是的反轉(zhuǎn)扭矩，壽

24、命較長，現(xiàn)場也可以隨時更換，目前是國內(nèi)應用最多的一種防反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)形式。國內(nèi)應用最多的一種防反轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)形式。第26頁/共92頁eDTnQeDTnQeDTnQ 該防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般裝在驅(qū)動裝置輸入軸上，依靠剎車帶的摩擦力釋放反轉(zhuǎn)勢能。當驅(qū)動裝置工作時，棘爪在離心力的作用下與棘輪剎車帶脫離嚙合，防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)不工作。當停機時，桿柱反轉(zhuǎn)帶動光桿反轉(zhuǎn)，這時棘爪在重力和彈簧力作用下與棘輪剎車棘輪棘輪- -棘爪式防反轉(zhuǎn)裝置棘爪式防反轉(zhuǎn)裝置帶嚙合，防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作，依靠摩擦力避免驅(qū)動裝置高速反轉(zhuǎn)。通過手動旋松扭矩釋放螺栓，可以將貯存在桿柱中的反轉(zhuǎn)扭矩釋放掉，提高了驅(qū)動裝置操作維護的安全性。第27頁/共92頁 不足不

25、足 該系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)簡單，成本低，而且能夠釋放貯存在光桿及裝置上的反轉(zhuǎn)扭矩，現(xiàn)場也可以隨時更換。為保證防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)可靠工作，需要經(jīng)常調(diào)整棘輪剎車帶摩擦面的壓為保證防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)可靠工作，需要經(jīng)常調(diào)整棘輪剎車帶摩擦面的壓緊力。緊力。 低速時，棘輪棘爪由于接觸會產(chǎn)生噪音和磨損。低速時，棘輪棘爪由于接觸會產(chǎn)生噪音和磨損。剎車帶摩擦面壓緊力調(diào)整及反轉(zhuǎn)扭矩釋放都需要人為近距離操作，而且在剎車帶摩擦面壓緊力調(diào)整及反轉(zhuǎn)扭矩釋放都需要人為近距離操作，而且在扭矩釋放過程中，桿柱還會以一定速度反轉(zhuǎn)，如果人為操作不當或剎車帶扭矩釋放過程中，桿柱還會以一定速度反轉(zhuǎn)，如果人為操作不當或剎車帶摩擦面打滑，也會對操作者帶來安全隱患

26、。摩擦面打滑，也會對操作者帶來安全隱患。1 12 23 3第28頁/共92頁 該種防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作原理類同汽車剎車系統(tǒng)。當螺桿泵停機時，桿柱反轉(zhuǎn)驅(qū)動液壓馬達，輸出的液壓油驅(qū)動摩擦塊作用于剎車盤，緩慢釋放掉彈性能。反轉(zhuǎn)扭矩越大，摩擦力也越大，反轉(zhuǎn)扭矩小，摩擦力也小。 該種防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以完全釋放掉桿柱彈性能，扭矩釋放不需要人員參與，可靠性較高。不足：價格較高，液壓件要求具有較高的質(zhì)量，對環(huán)境條件要求較高。液壓防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)失效形式：液壓系統(tǒng)漏油，油品變質(zhì)，液壓馬達損壞。操作性：更換維護方便，需要有專業(yè)人員操作。第29頁/共92頁 安全防護技術(shù)安全防護技術(shù) 螺桿泵驅(qū)動裝置安全防護技術(shù)是為了防止螺桿泵驅(qū)動裝

27、置的零部件破螺桿泵驅(qū)動裝置安全防護技術(shù)是為了防止螺桿泵驅(qū)動裝置的零部件破損、松脫和損壞造成人員、設(shè)備傷害的技術(shù)。損、松脫和損壞造成人員、設(shè)備傷害的技術(shù)。 驅(qū)動裝置安全防護技術(shù)主要包括光桿方卡防護罩、加強型皮帶罩和安全驅(qū)動裝置安全防護技術(shù)主要包括光桿方卡防護罩、加強型皮帶罩和安全標識。標識。 光桿方卡防護罩是在螺桿泵生產(chǎn)井上現(xiàn)場安裝，套在光桿方卡外面，連光桿方卡防護罩是在螺桿泵生產(chǎn)井上現(xiàn)場安裝，套在光桿方卡外面，連于螺桿泵驅(qū)動裝置上端蓋上，在生產(chǎn)中起到安全防護作用，防止方卡螺栓于螺桿泵驅(qū)動裝置上端蓋上，在生產(chǎn)中起到安全防護作用，防止方卡螺栓松脫飛出、光桿甩彎傷人問題。松脫飛出、光桿甩彎傷人問題。

28、 加強型皮帶罩要求皮帶罩有足夠的結(jié)構(gòu)強度，現(xiàn)場操作方便，能夠避免加強型皮帶罩要求皮帶罩有足夠的結(jié)構(gòu)強度，現(xiàn)場操作方便，能夠避免斷裂的皮帶、皮帶輪損壞而帶來的對操作人員的傷害，對于輸入軸安裝的斷裂的皮帶、皮帶輪損壞而帶來的對操作人員的傷害，對于輸入軸安裝的棘輪棘爪系統(tǒng)同樣起到防護作用。棘輪棘爪系統(tǒng)同樣起到防護作用。 安全標識主要是為操做人員提供安全警示。安全標識主要是為操做人員提供安全警示。第30頁/共92頁 （1 1）專用井口：簡化了采油樹，使用、維修、保養(yǎng)方便，同時增強）專用井口：簡化了采油樹，使用、維修、保養(yǎng)方便，同時增強了井口強度，減小了地面驅(qū)動裝置的振動，起到保護光桿和換盤根時密了井口

29、強度，減小了地面驅(qū)動裝置的振動，起到保護光桿和換盤根時密封井口的作用。封井口的作用。 （2 2）光桿：強度大、防斷裂，光潔度高，有利于井口密封。）光桿：強度大、防斷裂，光潔度高，有利于井口密封。 （3 3）抽油桿扶正器：避免或減緩桿柱與管柱的磨損，使抽油桿在油）抽油桿扶正器：避免或減緩桿柱與管柱的磨損，使抽油桿在油管內(nèi)居中，減緩抽油桿的疲勞。管內(nèi)居中，減緩抽油桿的疲勞。 （4 4）油管扶正器：減小管柱振動。）油管扶正器：減小管柱振動。 （5 5）抽油桿防倒轉(zhuǎn)裝置：防止抽油桿倒扣。）抽油桿防倒轉(zhuǎn)裝置：防止抽油桿倒扣。 （6 6）油管防脫裝置：錨定泵和油管，防止油管脫落。）油管防脫裝置：錨定泵和油

30、管，防止油管脫落。 （7 7）防蠟器：延緩原油中膠質(zhì)在油管內(nèi)壁沉積速度。）防蠟器：延緩原油中膠質(zhì)在油管內(nèi)壁沉積速度。 （8 8）防抽空裝置：地層供液不足會造成螺桿泵損壞，安裝井口流量）防抽空裝置：地層供液不足會造成螺桿泵損壞，安裝井口流量式或壓力式抽空保護裝置可有效地避免此現(xiàn)象的發(fā)生。式或壓力式抽空保護裝置可有效地避免此現(xiàn)象的發(fā)生。 （9 9）篩管：過濾油層流體。）篩管：過濾油層流體。 3 、 螺 桿 泵 采 油 系 統(tǒng) 的 配 套 技 術(shù)、 螺 桿 泵 采 油 系 統(tǒng) 的 配 套 技 術(shù) 第31頁/共92頁、螺桿泵抽油桿的發(fā)展狀況、螺桿泵抽油桿的發(fā)展狀況 抽油桿是有桿抽油設(shè)備的重要部件，它將

31、地面驅(qū)動裝置的動力傳遞至井下，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)抽汲運動。抽油桿的疲勞強度和使用壽命影響了整個螺桿泵采油系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)周期。 抽油桿柱由數(shù)十根或數(shù)百根抽油桿通過接箍連接而成。在螺桿泵采油系統(tǒng)中，抽油桿柱承受拉、壓及扭力等循環(huán)載荷的作用，其工作環(huán)境為含有一定腐蝕介質(zhì)的原油。因此，抽油桿的故障形式為疲勞斷裂或脫扣。抽油桿的斷脫事故會嚴重影響整個抽油系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)周期及原油產(chǎn)量，增加維護費用，提高采油成本。 第32頁/共92頁 國內(nèi)各大油田在螺桿泵抽油桿的斷脫機理方面開展了許多研究工國內(nèi)各大油田在螺桿泵抽油桿的斷脫機理方面開展了許多研究工作。通過對現(xiàn)場螺桿泵抽油桿故障類型分析，針對不同的斷脫原因，作。通過對

32、現(xiàn)場螺桿泵抽油桿故障類型分析，針對不同的斷脫原因，采取了相應的解決措施。如通過改變抽油桿接頭形式，改善螺桿泵抽采取了相應的解決措施。如通過改變抽油桿接頭形式，改善螺桿泵抽油桿螺紋受力狀態(tài)；合理匹配泵桿，提高承載安全系數(shù)；改進加工工油桿螺紋受力狀態(tài)；合理匹配泵桿，提高承載安全系數(shù)；改進加工工藝，提高抽油桿質(zhì)量等。上述實驗研究，對提高螺桿泵抽油桿產(chǎn)品質(zhì)藝，提高抽油桿質(zhì)量等。上述實驗研究，對提高螺桿泵抽油桿產(chǎn)品質(zhì)量和現(xiàn)場應用水平有了很大的指導作用。量和現(xiàn)場應用水平有了很大的指導作用。第33頁/共92頁1、抽油桿的服役條件、抽油桿的服役條件 在螺桿泵采油系統(tǒng)井下部件中，由抽油桿組成的抽油桿在螺桿泵采油

33、系統(tǒng)井下部件中，由抽油桿組成的抽油桿柱是全部的轉(zhuǎn)動件，它受到拉、壓、扭、磨、疲勞以及腐蝕柱是全部的轉(zhuǎn)動件，它受到拉、壓、扭、磨、疲勞以及腐蝕介質(zhì)腐蝕的聯(lián)合作用，其服役條件是：介質(zhì)腐蝕的聯(lián)合作用，其服役條件是：一是：承受循環(huán)載荷的作用一是：承受循環(huán)載荷的作用二是：受腐蝕介質(zhì)的侵蝕作用二是：受腐蝕介質(zhì)的侵蝕作用 桿柱承受的載荷包括：抽油桿重量，液柱重量，抽油桿柱在運動中受到的摩擦阻力，驅(qū)動桿柱旋轉(zhuǎn)所需要的扭矩作用，因桿柱旋轉(zhuǎn)而引起的拉壓作用。 油井中含有的水、硫化氫、二氧化碳、硫酸鹽、微生物等腐蝕性介質(zhì)，這些腐蝕介質(zhì)或腐蝕微生物的存在，大大降低了抽油桿的疲勞壽命。螺桿泵抽油桿受力分析螺桿泵抽油桿受

34、力分析第34頁/共92頁 在螺桿泵抽油系統(tǒng)的井下部件中，抽油桿柱是全部的轉(zhuǎn)動件，受拉、在螺桿泵抽油系統(tǒng)的井下部件中，抽油桿柱是全部的轉(zhuǎn)動件，受拉、壓、扭、摩、疲勞等作用力的影響嚴重，它是抽油系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，壓、扭、摩、疲勞等作用力的影響嚴重，它是抽油系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，也是問題最多的部分，研究抽油桿柱的受力狀態(tài)是螺桿泵抽油理論的基礎(chǔ)。也是問題最多的部分，研究抽油桿柱的受力狀態(tài)是螺桿泵抽油理論的基礎(chǔ)。因此，必須從受力、設(shè)計、保護等不同的角度對抽油桿進行研究。因此，必須從受力、設(shè)計、保護等不同的角度對抽油桿進行研究。2 2、螺桿泵抽油桿受力分析、螺桿泵抽油桿受力分析螺桿泵抽油桿受力分析螺桿泵抽

35、油桿受力分析第35頁/共92頁1 1、螺桿泵井桿柱斷裂原因分析、螺桿泵井桿柱斷裂原因分析 1 1熱處理質(zhì)量熱處理質(zhì)量 為了保證抽油桿的綜合性能，必須通過熱處理使其獲得為了保證抽油桿的綜合性能，必須通過熱處理使其獲得一定的綜合力學性能，既要有一定的強度，又要有一定的塑一定的綜合力學性能，既要有一定的強度，又要有一定的塑性和韌性。性和韌性。抽油桿失效原因分析抽油桿失效原因分析第36頁/共92頁 抽油桿是細長桿，細長桿在熱處理上存在兩大難題：一是熱處理質(zhì)量沿軸向均勻性不容易保證；二是變形較大，引起頭部或桿體彎曲。雖然我國抽油桿廠采用熱拉伸校直來解決抽油桿的變形問題，但仍然難以從根本上消除。抽油桿頭部

36、或桿體彎曲會引起很大的附加彎矩，使抽油桿發(fā)生早期疲勞斷裂。第37頁/共92頁2 2加工方法自身缺陷加工方法自身缺陷 對于摩擦焊接式空心抽油桿，國內(nèi)大部分廠家在桿體焊接對于摩擦焊接式空心抽油桿，國內(nèi)大部分廠家在桿體焊接后都沒有進行整體調(diào)質(zhì)熱處理，而只是進行局部熱處理，因此后都沒有進行整體調(diào)質(zhì)熱處理，而只是進行局部熱處理，因此焊口附近存在熱影響區(qū)。另外，焊逢部位處理后存在凸臺，會焊口附近存在熱影響區(qū)。另外，焊逢部位處理后存在凸臺，會引起應力集中。引起應力集中。 雖然摩擦焊接式抽油桿熱影響區(qū)，可以通過整體調(diào)質(zhì)熱處理方法雖然摩擦焊接式抽油桿熱影響區(qū)，可以通過整體調(diào)質(zhì)熱處理方法來消除，但焊口附近的應力集

37、中現(xiàn)象卻很難避免，這是由摩擦焊接式來消除，但焊口附近的應力集中現(xiàn)象卻很難避免，這是由摩擦焊接式抽油桿加工方式本身所決定的。因為摩擦焊接方式是將桿體高速旋轉(zhuǎn)，抽油桿加工方式本身所決定的。因為摩擦焊接方式是將桿體高速旋轉(zhuǎn)，桿頭固定在機床的尾架上，靠兩端頭的摩擦生熱將金屬融化然后冷凝桿頭固定在機床的尾架上，靠兩端頭的摩擦生熱將金屬融化然后冷凝的方法，將桿體與接頭焊接在一起。由于需要焊接的兩部件內(nèi)外徑都的方法，將桿體與接頭焊接在一起。由于需要焊接的兩部件內(nèi)外徑都在一定的公差范圍內(nèi)變化，因此在焊接前兩端尺寸就很難相同，同時在一定的公差范圍內(nèi)變化，因此在焊接前兩端尺寸就很難相同，同時受到機床的精度及桿體旋

38、轉(zhuǎn)時震動的影響，摩擦焊接后很難保證兩端受到機床的精度及桿體旋轉(zhuǎn)時震動的影響，摩擦焊接后很難保證兩端同心，焊接后主要會出現(xiàn)下面兩種情況：同心，焊接后主要會出現(xiàn)下面兩種情況：第38頁/共92頁因鍛造缺陷斷裂的抽油桿 3 3鍛造質(zhì)量鍛造質(zhì)量 抽油桿頭部的鍛造必須嚴格控制始鍛溫度和終鍛溫度。始鍛溫度過高會引起“過熱”或“過燒”；終鍛溫度過低，金屬變形困難，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷。觀察失效抽油桿的過熱組織，可以看到其晶粒粗大，這種組織大大降低了材料的強度和韌性，致使發(fā)生早期疲勞斷裂。因鍛造缺陷引起斷裂的抽油桿如圖所示。 除了過燒引起組織缺陷外，抽油桿頭部鍛造時產(chǎn)生的缺陷還有折疊、裂紋、皺折和缺肉，其中以折疊

39、和裂紋對抽油桿的疲勞性能危害最大。由于折疊和裂紋的存在，減少了有效截面，降低了承載能力，特別是折疊和裂紋末端的應力集中，大大縮短了疲勞裂紋的萌生期，從而降低了抽油桿的疲勞壽命。第39頁/共92頁4 4泵桿不匹配泵桿不匹配 有些螺桿泵井抽油桿斷裂是由于泵桿匹配不合理所致。現(xiàn)以25mmD級抽油桿應用于GLB800-14螺桿泵為例，來分析桿柱的斷裂原因。根據(jù)2001年1至6月份的統(tǒng)計資料顯示，應用于GLB800-14螺桿泵井抽油桿中，25mmD級抽油桿故障率高，隨著桿徑加大，斷裂比例明顯下降。泵型泵型GLB800-14舉升壓頭，MPa68910承載扭矩，Nm864110612281352安全系數(shù)1.

40、080.840.760.6925mm抽油桿在不同揚程時的安全系數(shù)抽油桿在不同揚程時的安全系數(shù) 現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在額定揚程8MPa下，目前用于GLB800-14螺桿泵的抽油桿所承受的扭矩為1106 Nm。對于25mmD級普通實心抽油桿，其屈服點為s620MPa，屈服扭矩為933Nm。上表給出了該抽油桿在不同揚程下的安全系數(shù)。顯然，25mm實心抽油桿應用于GLB800-14螺桿泵井，在額定舉升揚程8MPa下工作，抗扭強度達不到要求。 第40頁/共92頁5 5沖擊載荷影響沖擊載荷影響 螺桿泵井在正常生產(chǎn)過程中，受原油物性、定子橡膠溶脹等因素影響，有時會出現(xiàn)卡泵現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子不能順利轉(zhuǎn)動，桿體承受的載荷

41、遠大于正常生產(chǎn)時的載荷，使剪應力過大而超過抽油桿承載極限發(fā)生斷裂。另外，螺桿泵井停機后重新啟動，桿柱要承受定轉(zhuǎn)子之間的靜吸附力作用，會對抽油桿造成沖擊載荷，這種瞬間沖擊載荷作用將縮短抽油桿的裂紋萌生期，加速抽油桿的疲勞破壞。 第41頁/共92頁6 6井身結(jié)構(gòu)影響井身結(jié)構(gòu)影響 抽油桿應用于斜井，在彎曲部位，抽油桿將受到附加彎曲應力作用，這極易造成桿柱斷裂。而且隨著桿體直徑增大，彎曲應力也隨之變大。因此，在斜井中，空心抽油桿更容易發(fā)生斷裂事故。第42頁/共92頁7 7泵質(zhì)量問題泵質(zhì)量問題 由于螺桿泵定轉(zhuǎn)子間有一定的過盈值，轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，定子橡膠受到周期性壓縮，產(chǎn)生摩擦面的自動升溫與疲勞。在井

42、下高溫情況下，加速了橡膠分子鏈的重新組合，使彈性模數(shù)減小，從而降低疲勞特性及金屬和橡膠結(jié)合面上粘結(jié)劑的強度，也加速定子橡膠的老化。高度老化的橡膠在粘結(jié)強度降低的情況下極易發(fā)生碎裂、脫落。左圖某口井定子橡膠損壞脫落情況。此時桿柱將要承受正常生產(chǎn)時幾倍以上的扭力作用，使抽油桿因超負荷運轉(zhuǎn)而斷裂。 定子橡膠損壞情況第43頁/共92頁8 8抽油桿磨損引起斷裂抽油桿磨損引起斷裂 抽油桿在井下工作時其受力狀況較為復雜，一方面要驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，承受扭矩作用，另一方面要承受桿體自重，承受拉力作用，同時由于桿體自身旋轉(zhuǎn)，抽油桿還要承受離心力作用。而正是由于離心力的存在，使得抽油桿與油管內(nèi)壁不可避免地發(fā)生碰撞，造成

43、桿體磨損，承載能力下降。當磨損的抽油桿承載能力無法滿足正常生產(chǎn)所需要的扭矩時，就發(fā)生了桿體斷裂事故。由圖可見，抽油桿兩側(cè)已造成明顯的壁厚差異。磨損斷裂抽油桿第44頁/共92頁 抽油桿失效原因分析抽油桿失效原因分析2 2、螺桿泵井桿柱脫扣原因分析、螺桿泵井桿柱脫扣原因分析 在螺桿泵應用初期，桿柱大多采用抽油機井用普通抽油桿，在螺桿泵應用初期，桿柱大多采用抽油機井用普通抽油桿，由于負載狀況不同，桿柱脫扣事故時有發(fā)生。造成桿柱脫扣主要由于負載狀況不同，桿柱脫扣事故時有發(fā)生。造成桿柱脫扣主要有以下幾個方面的原因：有以下幾個方面的原因：一是抽油桿彈性變形能釋放抽油桿彈性變形能釋放 抽油桿接頭靠螺紋接觸面

44、之間的摩擦力，以及在預緊力作用下螺抽油桿接頭靠螺紋接觸面之間的摩擦力，以及在預緊力作用下螺紋接頭的臺肩垂直面與接箍端面之間的摩擦力來抵抗脫扣扭矩的作用。紋接頭的臺肩垂直面與接箍端面之間的摩擦力來抵抗脫扣扭矩的作用。在螺桿泵抽油系統(tǒng)中，由于抽油桿柱的扭轉(zhuǎn)變形較大，在螺桿泵停機在螺桿泵抽油系統(tǒng)中，由于抽油桿柱的扭轉(zhuǎn)變形較大，在螺桿泵停機后抽油桿柱中儲存的彈性變形能要釋放出來，使抽油桿反轉(zhuǎn)引起脫扣。后抽油桿柱中儲存的彈性變形能要釋放出來，使抽油桿反轉(zhuǎn)引起脫扣。第45頁/共92頁二是液體回流影響 螺桿泵井因測試或維護臨時停機時，如果動液面較深，那么管柱內(nèi)液體壓力將驅(qū)動井下泵轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子將帶動桿柱高速

45、反轉(zhuǎn)。隨著液體倒流，泵進出口壓差逐漸減少，轉(zhuǎn)子逐漸停止轉(zhuǎn)動。而由于慣性作用，上部抽油桿仍在高速反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性扭矩一旦超過桿柱某處絲扣所能承受的扭矩時，就造成了桿柱脫扣事故。三是產(chǎn)能影響 對于一些產(chǎn)液能力強，特別是有自噴能力的螺桿泵井，停機后套壓會很快升高，井下泵會在油套環(huán)空液壓力的作用下驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自噴生產(chǎn)。轉(zhuǎn)子將帶動上部桿柱正轉(zhuǎn)，使整個桿柱的螺紋處于卸扣狀態(tài)。第46頁/共92頁抽油桿失效原因分析抽油桿失效原因分析3 3、螺桿泵井桿柱擼扣原因分析、螺桿泵井桿柱擼扣原因分析 螺桿泵井桿柱擼扣原因主要有以下哪幾方面原因？螺桿泵井桿柱擼扣原因主要有以下哪幾方面原因？一是原油中的腐蝕性介質(zhì)

46、與抽油桿螺紋接觸后，對螺紋表面產(chǎn)生腐蝕性作用，使螺紋抗剪切能力下降；二是螺紋尺寸不規(guī)范，連接后螺紋間隙過大，使得實際受剪切面減小；三是抽油桿螺紋某處局部變形，在旋合過程中對與其接觸的螺紋造成損傷，使螺紋失去了原有的承載性能。第47頁/共92頁目前使用的螺桿泵抽油桿的種類及特點目前使用的螺桿泵抽油桿的種類及特點 1 1、普通抽油桿、普通抽油桿 其桿體是實心圓形斷面的鋼桿，兩端為鐓粗的桿頭。桿頭由螺紋接頭、卸荷槽、推承面臺肩、扳手方頸、凸緣和圓弧過度區(qū)組成。螺紋接頭用來與接箍相連接，扳手方頸用來裝卸抽油桿接頭時卡抽油桿用。 普通抽油桿結(jié)構(gòu) 普通抽油桿性能穩(wěn)定，廣泛應用于螺桿泵采油普通抽油桿性能穩(wěn)定

47、，廣泛應用于螺桿泵采油系統(tǒng)中，特別是在小排量螺桿泵井。系統(tǒng)中，特別是在小排量螺桿泵井。當與大中排當與大中排量螺桿泵配套使用時，其桿柱斷脫事故率會明顯量螺桿泵配套使用時，其桿柱斷脫事故率會明顯上升。上升。第48頁/共92頁 錐螺紋抽油桿結(jié)構(gòu)錐螺紋抽油桿結(jié)構(gòu)2 2、錐螺紋抽油桿、錐螺紋抽油桿 錐螺紋抽油桿的基本結(jié)構(gòu)與普通抽油桿大體相同：桿體也是實心或空心圓形斷面的鋼桿或管。桿頭由外螺紋接頭、卸荷槽、推承面臺肩、扳手方頸、凸緣和圓弧過度區(qū)組成。其不同點為：錐螺紋抽油桿螺紋為鉆桿錐螺紋。它是根據(jù)螺桿泵與鉆桿運動的相似性，充分利用了鉆桿螺紋的錐度和螺距大，螺紋牙齒剛度大的特點，使得抽油桿螺紋能夠承受較大

48、的預緊力而不滑扣。這種螺紋不僅具有良好的密封性，還能傳遞較大的軸向載荷和扭矩。第49頁/共92頁 錐螺紋結(jié)構(gòu)抽油桿能夠?qū)崿F(xiàn)桿體防斷脫的目的，其錐螺紋結(jié)構(gòu)抽油桿能夠?qū)崿F(xiàn)桿體防斷脫的目的，其防脫原理是：防脫原理是：增大預緊扭矩，卸扣扭矩也隨之增大。依增大預緊扭矩，卸扣扭矩也隨之增大。依靠這種方法，提高預緊扭矩，使卸扣扭矩提高到接近桿靠這種方法，提高預緊扭矩，使卸扣扭矩提高到接近桿體的承載扭矩，抽油桿就具有了防脫扣功能。體的承載扭矩，抽油桿就具有了防脫扣功能。 錐螺紋抽油桿螺紋精度比普通抽油桿有更高的要求，材料硬度錐螺紋抽油桿螺紋精度比普通抽油桿有更高的要求，材料硬度大，牙型厚，加工難度大。該種抽油

49、桿具有良好的防斷脫效果，特大，牙型厚，加工難度大。該種抽油桿具有良好的防斷脫效果，特別適合于中小排量螺桿泵井應用。別適合于中小排量螺桿泵井應用。第50頁/共92頁 3 3、插接式抽油桿、插接式抽油桿 為了提高大中排量螺桿泵井抽油桿的防斷脫性能，開發(fā)了插接式螺桿泵抽油桿，該抽油桿的結(jié)構(gòu)如圖。插接式螺桿泵抽油桿結(jié)構(gòu)圖插接式螺桿泵抽油桿結(jié)構(gòu)示意圖 插接式螺桿泵抽油桿的接頭 1-桿體上接頭；2-O形密封圈；3-接箍；4-桿體下接頭第51頁/共92頁 插接式螺桿泵抽油桿的主要結(jié)構(gòu)特點是：相連接的二根抽油桿相連接的二根抽油桿之間靠互相插入配合的扇形牙體來傳遞扭矩。由于牙體始終處之間靠互相插入配合的扇形牙體

50、來傳遞扭矩。由于牙體始終處于插接狀態(tài)，并且具有足夠的抗剪切強度，正反方向能夠承受于插接狀態(tài)，并且具有足夠的抗剪切強度，正反方向能夠承受相同的扭矩載荷，因此達到了防脫扣的目的。相同的扭矩載荷，因此達到了防脫扣的目的。 插接式螺桿泵抽油桿原則上可以適用于各種排量的螺桿泵井，但從用插接式螺桿泵抽油桿原則上可以適用于各種排量的螺桿泵井，但從用桿的經(jīng)濟性考慮，該抽油桿更適合于大中排量螺桿泵井。目前插接式螺桿桿的經(jīng)濟性考慮，該抽油桿更適合于大中排量螺桿泵井。目前插接式螺桿泵抽油桿廣泛應用于大中排量螺桿泵井中，防斷脫效果較為理想。泵抽油桿廣泛應用于大中排量螺桿泵井中，防斷脫效果較為理想。第52頁/共92頁

51、4 4、鋼質(zhì)連續(xù)式抽油桿、鋼質(zhì)連續(xù)式抽油桿 為了提高大中排量螺桿泵井抽油桿的防斷脫性能及下泵深度，延緩油井偏磨，高原公司開發(fā)了連續(xù)式抽油桿，使螺桿泵在斜井中成功應用。目前各類井況累計成功應用400多口井第53頁/共92頁4、鋼質(zhì)連續(xù)式抽油桿 圓截面連續(xù)抽油桿配合大排量螺桿泵的現(xiàn)場應用實踐表明，使用連續(xù)桿可使螺桿泵井減低運行費用，因為取消了抽油桿接箍，使油井液流阻力大幅下降，尤其是在抽汲重油，和大排量采液的情況下。這使抽油桿和螺桿泵的工作負荷減小，從而可延長它們的工作壽命，使維修費用下降。液流阻力下降同時降低了所需的驅(qū)動功率，節(jié)約了能源。該項工藝的推廣，不僅拓寬了螺桿泵和連續(xù)抽油桿的應用領(lǐng)域，而

52、且為油田生產(chǎn)提供了更加有效的節(jié)能、增產(chǎn)手段。第54頁/共92頁 螺桿泵抽油桿的配置螺桿泵抽油桿的配置 螺桿泵抽油桿的使用壽命不僅取決于抽油桿的產(chǎn)品質(zhì)量，還取決螺桿泵抽油桿的使用壽命不僅取決于抽油桿的產(chǎn)品質(zhì)量，還取決于抽油桿的使用維護。即使是優(yōu)質(zhì)的抽油桿，使用維護不當也會引起抽于抽油桿的使用維護。即使是優(yōu)質(zhì)的抽油桿，使用維護不當也會引起抽油桿的斷脫事故。因此，科學使用抽油桿，不斷提高抽油桿的使用壽命，油桿的斷脫事故。因此，科學使用抽油桿，不斷提高抽油桿的使用壽命，增加原油產(chǎn)量，是一個重要的問題。增加原油產(chǎn)量，是一個重要的問題。第55頁/共92頁 科學使用抽油桿，首先必須根據(jù)螺桿泵井的生產(chǎn)條件選用

53、抽油桿及其附科學使用抽油桿，首先必須根據(jù)螺桿泵井的生產(chǎn)條件選用抽油桿及其附件。件。 目前螺桿泵還未批量應用于嚴重腐蝕的油井中，因此，抽目前螺桿泵還未批量應用于嚴重腐蝕的油井中，因此，抽 油桿的選擇油桿的選擇主要還是考慮其抗扭能力。例如小排量螺桿泵選用小直徑實心抽油桿，大排主要還是考慮其抗扭能力。例如小排量螺桿泵選用小直徑實心抽油桿，大排量螺桿泵選用空心抽油桿等。量螺桿泵選用空心抽油桿等。 正確使用抽油桿是保證抽油桿柱正常工作的前提。如果抽油桿柱的抗疲正確使用抽油桿是保證抽油桿柱正常工作的前提。如果抽油桿柱的抗疲勞強度不夠，就可能發(fā)生抽油桿斷裂事故；如果抗疲勞強度富裕過大，又會勞強度不夠，就可能

54、發(fā)生抽油桿斷裂事故；如果抗疲勞強度富裕過大，又會增加投資，不利于降低成本。增加投資，不利于降低成本。1 1、抽油桿的配置、抽油桿的配置第56頁/共92頁3 3、螺桿泵采油配套技術(shù)、螺桿泵采油配套技術(shù)反扣油管圖311防脫管柱示意圖張力錨支撐卡瓦防扭錨張力錨 管柱支撐卡瓦管柱防扭錨 管柱反扣油管 管柱防脫管柱示意圖（2 2）螺桿泵管柱、桿柱防脫扶正技術(shù)）螺桿泵管柱、桿柱防脫扶正技術(shù)螺桿泵管柱防脫扶正技術(shù)螺桿泵管柱防脫扶正技術(shù)A、管柱防脫技術(shù)、管柱防脫技術(shù) 由于螺桿泵的轉(zhuǎn)子在由于螺桿泵的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)順時針轉(zhuǎn)動，工作定子內(nèi)順時針轉(zhuǎn)動，工作負載直接表現(xiàn)為扭矩，轉(zhuǎn)負載直接表現(xiàn)為扭矩，轉(zhuǎn)子扭矩作用在定子上，

55、定子扭矩作用在定子上，定子扭矩會使上部的正扣油子扭矩會使上部的正扣油管倒扣造成管柱脫扣，所管倒扣造成管柱脫扣，所以螺桿泵井的油管柱必須以螺桿泵井的油管柱必須實施防脫措施。實施防脫措施。 第57頁/共92頁防脫措施防脫措施受力特點受力特點坐封方式坐封方式備備 注注反扣油管反扣油管受扭受扭不需坐封不需坐封使用安全性高，配套較煩瑣。使用安全性高，配套較煩瑣。防扭錨防扭錨自由自由自動自動油管受力狀況好，實施方便。油管受力狀況好，實施方便。支撐卡瓦支撐卡瓦受壓受壓下壓下壓油管受力狀況較差，失效后打撈困難。油管受力狀況較差，失效后打撈困難。張力錨張力錨受拉受拉旋轉(zhuǎn)拉緊旋轉(zhuǎn)拉緊抽油桿柱受力狀況較好，油管受拉

56、，抽油桿柱受力狀況較好，油管受拉，解封成功率低。解封成功率低。水力錨水力錨自由自由液壓液壓失效后必須起管柱才能坐封。失效后必須起管柱才能坐封。 螺桿泵井管柱防脫方式主要有以下螺桿泵井管柱防脫方式主要有以下5種種：反扣油管、防扭錨、支撐卡瓦、：反扣油管、防扭錨、支撐卡瓦、張力錨、水力錨。通常采用防轉(zhuǎn)錨和支撐卡瓦兩種方式。張力錨、水力錨。通常采用防轉(zhuǎn)錨和支撐卡瓦兩種方式。螺桿泵井管柱防脫措施螺桿泵井管柱防脫措施第58頁/共92頁 材料一般為尼龍或材料一般為尼龍或橡膠，目前應用較橡膠，目前應用較多的是橡膠材料。多的是橡膠材料。油管扶正器油管扶正器圖圖B B、管柱扶正技術(shù)、管柱扶正技術(shù) 轉(zhuǎn)子在螺桿泵定

57、子內(nèi)旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生離心作用，使定子受到周期性沖擊而產(chǎn)生振動，這種振動的存在將降低系統(tǒng)的使用壽命。因此，必須對螺桿泵的泵體采取扶正措施，以減小或消除這種振動。通常的辦法是在泵體上布置扶正器。 對于采用錨定工具的螺桿泵管柱，一般在定子上接頭處安裝一個油管扶正器，而對于采用反扣油管的管柱，則需在定子上、下接頭處分別安裝扶正器。第59頁/共92頁 （一）螺桿泵管柱、桿柱防脫扶正技術(shù)（一）螺桿泵管柱、桿柱防脫扶正技術(shù)螺桿泵桿柱防脫扶正技術(shù)螺桿泵桿柱防脫扶正技術(shù) 桿柱防脫技術(shù)桿柱防脫技術(shù) 針對抽油桿柱反轉(zhuǎn)脫扣的問題，可采用在抽油桿上安裝防脫器的辦針對抽油桿柱反轉(zhuǎn)脫扣的問題，可采用在抽油桿上安裝防脫器的辦法來解

58、決。對于因油井產(chǎn)能高而引起桿柱脫扣的問題，也可采用空心轉(zhuǎn)法來解決。對于因油井產(chǎn)能高而引起桿柱脫扣的問題，也可采用空心轉(zhuǎn)子加單向閥的辦法來解決。子加單向閥的辦法來解決。1 1第60頁/共92頁 螺桿泵桿柱扶正技術(shù)螺桿泵桿柱扶正技術(shù) 抽油桿柱在油管內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由于離心力以及慣性的作用會抽油桿柱在油管內(nèi)旋轉(zhuǎn)，由于離心力以及慣性的作用會產(chǎn)生振動和彎曲，所以抽油桿柱將會與油管內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦。產(chǎn)生振動和彎曲，所以抽油桿柱將會與油管內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦。因此必須對抽油桿柱采取扶正措施，消除振動，避免桿柱與因此必須對抽油桿柱采取扶正措施，消除振動，避免桿柱與油管內(nèi)壁直接接觸。油管內(nèi)壁直接接觸。 扶正的辦法是在桿柱的不同位置

59、布置扶正器。扶正器的扶正的辦法是在桿柱的不同位置布置扶正器。扶正器的布置方法及數(shù)量要根據(jù)不同的井況來確定。對常規(guī)螺桿泵井，布置方法及數(shù)量要根據(jù)不同的井況來確定。對常規(guī)螺桿泵井，一般在桿柱的上端即光桿附近、桿柱的下端即轉(zhuǎn)子附近以及一般在桿柱的上端即光桿附近、桿柱的下端即轉(zhuǎn)子附近以及中下部布置扶正器較多，而在其它部位則數(shù)量較少。中下部布置扶正器較多，而在其它部位則數(shù)量較少。 抽油桿扶正器一般采用耐磨的尼龍材料制造，其結(jié)構(gòu)形抽油桿扶正器一般采用耐磨的尼龍材料制造，其結(jié)構(gòu)形式有卡裝式和短節(jié)式兩種。式有卡裝式和短節(jié)式兩種。2 2第61頁/共92頁 、螺桿泵采油配套技術(shù)、螺桿泵采油配套技術(shù)（）螺桿泵清防蠟

60、解堵技術(shù)（）螺桿泵清防蠟解堵技術(shù)油井結(jié)蠟對螺桿泵采油的影響是什么？油井結(jié)蠟對螺桿泵采油的影響是什么？井口、地面管線的結(jié)蠟，導致井口回壓增大，造成螺桿泵實際壓井口、地面管線的結(jié)蠟，導致井口回壓增大，造成螺桿泵實際壓頭增大。頭增大。泵出口以上結(jié)蠟。泵出口以上結(jié)蠟。一是二是（1）油管內(nèi)流速增大，油管沿程損失增大，增大螺桿泵的實際舉升壓頭；（2）抽油桿旋轉(zhuǎn)摩阻增大，抽油桿及地面驅(qū)動系統(tǒng)負荷增大；（3）有可能憋泵，使產(chǎn)量降低，增加能耗、增加事故率第62頁/共92頁熱洗清蠟工藝技術(shù)熱洗清蠟工藝技術(shù) 熱洗清蠟工藝是柱塞泵采油普遍采用的成熟技術(shù)，對螺桿泵采油也同樣適熱洗清蠟工藝是柱塞泵采油普遍采用的成熟技術(shù)，