螺桿泵的工作特性分析及應用探討

楊彬　馬曉霞

摘要：作為—種新型的人工升舉方式，螺桿泵因其投資少、結構簡單、操作靈活方便等特l生備受青睞與肯定，在我國油田中發揮了重要作用，是油田開采的主要方式。但是不可否認的是.在實際使用過程中.螺桿泵在依然存在不完善之處。需要我們在下一步設計中有所優化。本文主要針對螺桿泵的工作特性進行分析，探究了其改進方式與應用發展。

隨著科技的發展，機械采油在石油開采中發揮了越來越大的作用，相比較于傳統的人工操作，其技術更加成熟，操作更加方便，在性能上更具有穩定性，在世界各國油田開采中發揮了重要作用。目前我國的油田開采在經歷成熟發展后逐漸進入到油田開采的后一階段，機械開采的優勢更加明顯。近年來新問世的螺桿泵成為機械采油的主要采油設備，利用前景十分廣闊，為我國油田的開采注入了新的活力。

1.目前國內螺桿泵的種類分析

在當前形勢下，我國的螺桿泵主要分為兩種形式，一種為地面驅動型單螺桿泵，另一種是潛油電機驅動的螺桿泵，是我國目前主要的兩大采油系統。前者主要借助地面的動力帶動抽油桿柱旋轉，最終達到轉子低速轉動進行生舉開采。后者主要是借助井下的潛油機直接驅動螺桿泵來進行采油作業。這兩種形式的螺桿泵在我國國內油田開采中都比較有市場。

2.螺桿泵的工作特性分析

螺桿泵作為我國油田開采的主系統，有著獨特的工作特性與工作原理，鑒于在使用中發現的不足，我國積極加大對螺桿泵的改良分析，從螺桿泵的容積效率、定子型線、過盈量三個方面對螺桿泵工作特性進行了闡述。

2.1.螺桿泵的容積效率

我國華東石油大學針對機械開采進行了項目專題研究，試驗內容主要涉及介質溫度、粘度兩大因素對螺桿泵的工作特性影響情況。通過試驗我們發現，介質溫度與粘度對螺桿泵影響最為明顯的是螺桿泵容積效率，在此次研究中對螺桿泵的實際工作特性曲線進行了一定的數值模擬，嘗試探討了螺桿泵的定子橡膠溶脹情況對容積效率的明顯影響，大量的研究結果表明，對螺桿泵的結構參數與工作參數進行結構上的優化可以明顯的改善設備損耗，延長螺桿泵的使用壽命與工作周期。

通過分析我們還發現，采油螺桿泵的實際使用壽命往往取決于定子襯套的耐油橡膠性能，而橡膠定子受多種因素的影響，直接作用于螺桿泵的工作特性，目前國內外在對其研究時采用的是丁晴橡膠，由丁晴橡膠衍生出來的改性膠在提高螺桿泵的使用壽命方面也十分有效。

2.2.螺桿泵的定子型線

我國勝利油田的楊玉生等人在分析研究的基礎上，提出了改善襯套型線精度來改善提高密封性能的定子型線簡易修正方法，操作十分簡單，韓修廷為了充分保證定子橡膠的襯套型線，認為在進行定子模芯設計時應該根據橡膠的不同配方進行橡膠的修正，以此來增強其穩固性，最大程度的保證其橡膠襯套的型線。

定子橡膠存在明顯的變形規律，特別是定子橡膠型線的變形更具有規律性，但是基于這方面的研究比較落后，幾乎沒有公認的規律。隨著技術的發展，特別是無線幾何性、物理線性等在對橡膠材料的局限性檢測中發揮了重要作用。在這些方法中最為常用的是有限元的求解方式，橡膠存在不可壓縮性的彈性材料變形，基于這方面的研究，我國的石守峽博士進行了有效性研究，在橡膠中引入了Pann不變量分解，對于增強位移解的穩定性與收斂性起到了重要的輔助作用。

2.3.螺桿泵過盈量

前蘇聯首先對低壓頭的螺桿泵進行了工作原理上的改良，在建立相應的容積損失、機械損失及經驗計算的基礎上，率先通過實驗的方式對螺桿泵的結構參數與工作性能進行了深度的研究分析，從而對其整體的工作原理與工作特點進行了了解把握。通過研究我們發現，螺桿泵的定子導程、轉子直徑及偏心距都存在一定的內在關聯，只有實現各結構的數值合理才能保證其存在并有效運行。單螺桿泵在保證高效率與長周期工作時間的基礎上對主要結構的參數進行了優化選擇。通過實驗，專家學者得出結論，定轉子之間的過盈將很大程度上影響到螺桿泵的實際工作，我們即使可以通過減少盈量減少容積損失，但是這同樣會引發機械損失的增大，當然上述這些分析只適用于低壓頭螺桿泵，并不適用于所有的螺桿泵類型，現在關于采油用的高壓頭的螺桿泵還需要進一步的研究與分析。

3.螺桿泵采油系統的技術發展應用分析

螺桿泵特有的工作特性決定了其技術應用與實施工藝。螺桿泵可以用于高溫高壓條件下的溶脹作業，可以對井下的工作特性進行修正與完善，滿足生產的需要，并對以后的工作特性及油井產能進行了修正，只有合理的選擇泵型，才能獲取油井產出與螺桿泵的舉升協調。

可以輔助選擇合適的采油工藝。螺桿泵可以進行采油工藝的配套工藝選擇，選擇內容多，除了要選擇合適的油管外，還需要選擇合適的抽油桿，幫助選擇參數合理的設置與驅動，只有在做好上述工作的基礎上才能保證設計的合理、準確，才能實現運行的安全可靠，在一定程度上延長螺桿泵的檢修周期，提高實際運行效率，更好的促進下一步工作的開展。提高采油開采效率，通過對螺桿泵的工作特性研究分析，可以延長使用壽命的同時提高開采效率，更好的推動油田螺桿泵的開采研究，使之逐漸走向成熟與完善。作為一種新型的人工升舉方式，其投資少，結構設計簡單，操作靈活方便，具有明顯的節能效果，是抽油機的柱塞泵、潛油電泵等開采方式無可比擬的優勢，在不久的將來，很有可能會以絕對優勢占據我國的油田開采市場。

4.結束語

本文通過對現有螺桿泵的分類及工作特性進行分析，探究一定工作特性下螺桿泵在采油中的應用，并對其下一步的應用發展進行了評估，為今后螺桿泵的改良與升級提供了參考與借鑒。隨著螺桿泵工藝與特性的改良與升級，其在我國油田開采中的作用將更加突出，我國的采油事業也將迎來新的發展黃金期。

參考文獻：

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