《螺杆泵采油》PPT课件.ppt

,4,螺杆泵采油, ,（1）螺杆泵井设备与工作原理 （2）抽油杆管柱受力分析 （3）螺杆泵井生产参数优化设计 （4）螺杆泵井生产监测与故障诊断,5, 螺杆泵作为一种新兴的高技术含量的采油设备，相对于通常 的有杆采油设备和电潜泵，在稠油井、高含砂井的开采中， 具有更大的优势。, 随着油田开发的进一步深入，这些难开采的储量占的比例越 来越大，螺杆泵采油系统经过合理优化，应用双头螺杆泵、 耐高温橡胶定子、空心转子、等壁厚定子、金属定子、电动 潜油螺杆泵等新技术、新工艺后，系统更加稳定、可靠，效 率更高，必将获得更广阔的应用前景。, 不仅是陆地油田的常规油井可以使用螺杆泵，海上油田的斜 井或水平井都可以应用。螺杆泵的市场潜力是巨大的，必将 为今后油田开发做出更大的贡献。,6,主要内容, ,第六章 螺杆泵采油 第一节 螺杆泵井设备与工作原理 第二节 抽油杆管柱受力分析 第三节 螺杆泵井生产参数优化设计 第四节 螺杆泵井生产监测与故障诊断,抽油杆管柱受力分析,一、国内外应用现状及发展趋势 主要讲解的内容： 7,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势,20世纪20年代法国的 moineau 发明了单螺杆泵水 力机械原理以来，螺杆泵在 众多工业领域得到了广泛的 应用。 潜油螺杆泵 采油系统 Sketch of ESPCP oil production system 8,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (一)螺杆泵采油技术的发展历程,地面驱动螺杆泵采油起源于 20世纪80年代初期，法国、加 拿大、美国和德国等相继开发 并 形 成 了 排 量 为2-300m33/d ， 扬 程 为 500-2000m 的 系 列 产,品，并得到广泛应用。我国自 20世纪80年代中后期开始研发 地面驱动螺杆泵采油系统以 来 ， 已 形 成 排 量 为2-240m33/d 、,扬 程 为 500-1800m 的 系 列 产 品，并已在国内各大油田逐步 推广应用。 9,地面驱动螺杆泵 采油系统 Sketch of surface driving PCP oil production system,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (一)螺杆泵采油技术的发展历程,稠油井应用,加拿大约40%的重油井使用螺杆泵采油，其中一石油公 司采用PCM/IFP联合公司生产的Rodemip地面驱动螺杆泵采油 系统，井下部分连续运转了两年，地面部分5年。扬程 2000m，排量240m33/d，驱动功率小，与抽油机相比节约电耗 60-75%，投资与维护保养费用均较低。 俄罗斯的螺杆泵主要应用在巴什基里亚、古比雪夫和西 西伯利亚等油矿，油井最长的检泵周期为二年九个月。在姆 哈诺夫斯克油田，气油比高达400m33/m33，油井最长的检泵周 期为477天；在粘度为1400mPa.s的油井条件下，油井最长的 检泵周期达340天，中、小排量螺杆泵的泵效达到70%。 10,1、国外应用现状,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,果表明，在满足产量不变的情况下，使用螺杆泵与电,始 用 螺 杆 泵 代 替 电 潜 泵 采 35 口 ， 泵 挂 深 度 4000ft,1990年开），最大排量2000bpd（318m3/d）。结果表明,满足 （1220m 情况下，使用 2000bpd 潜318m3/d）。,苏丹大比电费减少了70%，维护费减少了35%，缓解了,稀油井应用 稀油井中应用螺杆泵同样有降低电力损耗、减少维 护费的作用。 如 印尼的Melibur油田（原油粘度8.3mPa.s），从1990年 维护费的作用。 开 如印尼的Melibur油田（原油粘度8.3mPa.s），从 （1220m始用螺杆泵代替电潜泵采油35口，泵挂深度，在 4000ft产量不变的），最大排量螺杆泵与电（ 泵相比电费减少 结了70%，维护费减少了35%，缓解了油田电力供应紧张的矛盾。 潜泵相 尼罗公司在稀油井中，应用大排量螺杆泵80 口 田电力供应紧张的矛盾。 苏丹大尼罗公司在稀油井中，应用大排量螺杆泵80 口井，日产量160000桶（25600 m3/d），该油田原油 为35API，泵挂深度1200m。 11,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,复杂工况井应用 加拿大：井下螺杆泵被应用于含水90%，水中含 盐180000mg/l、含CO2 12%和含硫7%的油井中。 螺杆泵还用于水平井排砂，该油田位于Alberta东 北方向，油井完井深度450750m，成功地清除了水平 井段的砂堵。 螺杆泵应用于含砂高达20%（体积比）的油井，使 用寿命达到6个月。 美国：西德克萨斯洲在42API的油井中成功应用 螺杆泵举升。 阿根廷：使用螺杆泵的最高井温达到127。 利比亚：螺杆泵在芳烃含量11%（65）的油井 得到成功应用。 应用表明：螺杆泵有着广泛的应用前景 12,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,13,应用 范围,2、国内应用现状 螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其它抽油设备所不能替 代的优越性，国内在制造、应用等方面都取得了长足的进步，井下 泵已基本形成系列化。但是，与国外石油公司相比，我国在螺杆泵 的整体技术发展和应用等方面还存在着一定差距。 扬程可达到1800m 排量可达到240m3/d (下泵深度800m),油品性质：（稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等） 井温可达到120 直井,斜度不大于30度的斜井,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,智能采油井应用 在螺杆泵井上应用远程无线监控技术： 将生产参数远程无线监控系统应用于螺杆泵井的日常管理，在 井口安装温度、压力和电流传感器，利用RPC单井配电柜，将 油井生产信息远程无线传输给中控室，进行连续监控，并可以 遥控启停、自动录取数据和量油。通过变频配电柜连续录取电 流，能够及时发现单井的电流波动，也可以推断出扭矩的波 动，及时对单井进行事故处理。 14,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,稠 油 井 应 用 目前，吉林油田、辽河油田、 冀东油田和华北油田均在重油井上采 用螺杆泵冷采，经过几年的矿场实践 都取得了较好的效果，使螺杆泵成为 重油井开采的主要举升手段。 吉 林 套 保 油 田 在 用91 口 井 主 要 采用进口螺杆泵（加拿大）冷采，平 均泵挂350米，平均泵效31，进口 螺杆泵平均使用天数为298天，国产 泵 使 用 寿 命 为97 天 ， 进 口 螺 杆 泵 最 长使用时间超过93 0天。 15,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,经 验,一是 二是 三是,井下泵采用小过盈多级数：设计扬程为1200米的 井下泵要求举升压头400-600米时，泵效65-70% 。 采用低速：平均转速为50转/分。 合理改变井下泵的结构： 把普通的定位销改成侧开口定 位销，再把下部铣扁的转子下 放到开口定位销内部，螺杆泵 工作时，转动的转子一直对定 位销里的含砂液体产生扰动， 减少了砂子沉积。 16,稠油井应用,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,17,经 验,四是,采用泵挂深度置于射孔段下方，保证定子散热 良好，避免烧泵 。,螺杆泵稠油冷采井下管柱示意图,稠油井应用,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,稠油井应用 辽河油田通过多年的应用研究和实践，在螺杆泵稠油 开采方面取得了丰富的经验。以海外河油田为例，2000年 以来通过螺杆泵应用优化设计，确定合理的工作参数；间 歇式棘爪防反转装置的研制与应用，有效地防止了螺杆泵 停机后的抽油杆高速反转及杆柱断脱现象的发生；变频器 在螺杆泵井上的应用，实现了螺杆泵的软启动、软停机控 制，油井产液量的合理调整等技术配套措施，使螺杆泵在 稠油开采方面取得了良好的应用效果，投入产出比达到 1:11.2。海外河油田应用螺杆泵冷采26口井，平均检泵周 期达1年。 18,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,19,重油井应用,冀东油田 2002年以来主要是在 稠油出砂区块应用螺杆泵 提液，不仅解决了高104- 5 区块油稠，同时也解决 了油井出砂影响生产的问 题，提高了油田的经济效 益，总体效果显著。高 104-5 区 块 共 应 用 37 口 井，平均检泵周期达1 年。,华北油田 泽70断块共应用35口井， 平均下泵深度1423m，最大下 泵深度1900m，在螺杆泵开采 重油井中，采用了井口加装载 荷传感器的过载保护装置实现 过载保护，井下加化学降粘剂 降低螺杆泵载荷等八项配套工 艺技术，提高了螺杆泵的开采 效果，平均泵效达到80%，平 均检泵周期594 天，长寿井已,达1592天。,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (二)国内外螺杆泵应用现状,1 电动潜油螺杆泵 为满足稠油井、斜井及水平井举 升的需要，应开发应用电动潜油螺杆 泵。辽河油田研制成功了井下电潜螺 杆泵，其系统与美国BAKER-HUGHES公 司的基本相似，由地面控制系统、井 下电缆、螺杆泵、保护器、减速器和 电机等组成。电潜螺杆泵在辽河曙光 油田和海外河滩海油田应用4口井5井 次，收到良好的采油效果。 20,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (三)螺杆泵采油技术的发展趋势,2 探索新型螺杆泵 主要包括以下几种泵： 金属定子螺杆泵 等壁厚定子螺杆泵 合成材料螺杆泵 空心转子螺杆泵 多吸入口螺杆泵。 21,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (三)螺杆泵采油技术的发展趋势,22,3 螺杆泵杆柱卸扭技术 螺杆泵停机后，尽管驱动装置可以卡住光杆防止反转，但杆 柱储存的弹性能量，以及油套管液位高差造成的螺杆泵马达效 应，会造成起杆柱或拆卸井口过程高速旋转，乃至甩弯光杆，形 成安全隐患，需要研发相应的停机时杆柱卸扭技术。 4 螺杆泵智能化控制技术 在螺杆泵无线工况测试诊断技术的基础上，研发螺杆泵井过 载保护和无液流保护智能化控制技术，以及转速在线调整、供排 关系智能监测的螺杆泵智能化控制技术，确保井下泵在水力高效 区、合理工况下运行。 4 螺杆泵定子橡胶适应性研究 针对各油田不同区块原油物性的特点，研制和优选螺杆泵定子 橡胶，使其与原油物性相匹配，使螺杆泵应用有针对性和目的性，,延长螺杆泵定子橡胶的使用期限，提高螺杆泵整体检泵周期。,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (三)螺杆泵采油技术的发展趋势,一是 二是 三是 四是,一次性投资少。与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽 油机相比，螺杆泵的结构简单，一次性投资最低。 泵效高，节能，维护费用低。由于螺杆泵工作时负载稳 定，机械损失小，泵效可达90%，系统效率高可达50%以上。 设备结构简单、体积小，维护方便。 占地面积小。螺杆泵的地面装置简单，安装方便。 适合稠油开采。 一般说来，螺杆泵适合于粘度为 8000mPa.s以下的原油开采，因此多数稠油井都可应用。 23,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (三)螺杆泵采油技术的发展趋势,五是 六是 七是,适应高含砂井。理论上，螺杆泵可输送含砂量达80%的砂 浆，在原油中含砂量达40%的情况下也可正常生产 。 适应高含气井。螺杆泵不会发生气锁，因此较适合于油气 混输，但井下泵入口的游离气会影响容积效率。 适合于海上油田丛式井组和水平井。螺杆泵可下在斜直井 段，而且设备占地面积小，因此适合于海上采油。 24,螺杆泵井设备与工作原理 | 一、国内外应用现状及发展趋势 | (三)螺杆泵采油技术的发展趋势,二、 螺杆泵采油系统 主要讲解的内容： 25,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统,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。螺杆泵的转子、定子副是利 用摆线的多等效动点效应，在空间形成封闭腔室，并当转 子和定子作相对转动时，封闭腔室能作轴向移动，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。 26,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (一)螺杆泵基础知识,27,什么是螺杆泵？,螺杆泵又叫渐进式容积泵，,由定子和转子组成，两者的螺旋,状过盈配合形成连续密封的腔,体，通过转子的旋转运动实现对,介质的传输。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (一)螺杆泵基础知识,28,井下单螺杆泵由哪几部分组成？ 井下单螺杆泵由定子和 转子组成。定子由钢制外套 和橡胶衬套组成，定子内表 面呈双螺旋曲面，与转子外 表面相配合。转子由合金钢 的棒料经过精车、镀铬并抛 光加工而成。转子有空心转 子和实心转子两种。 1-下接头； 2-限位销； 3-定子；,4-转子； 5-上接头,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (一)螺杆泵基础知识,29,推移和消失的过程。,简述螺杆泵工作 原理 沿着螺杆泵的全长，在转 子外表面与定子橡胶衬套内表 面间形成多个密封腔室；随着 转子的转动，在吸入端转子与 定子橡胶衬套内表面间会不断 形成密封腔室，并向排出端推 移，最后在排出端消失，油液 在吸入端压差的作用下被吸 入，并由吸入端推挤到排出 端，压力不断升高，流量非常 均匀 。螺杆泵工作的过程本质 上也就是密封腔室不断形成、,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (一)螺杆泵基础知识,30,螺杆泵定、转子的线数 目前所应用的螺杆泵线数均采用N/N+1形式，即定子的线数总 是比转子的线数多一线，这是由空间啮合理论所决定的。螺杆泵 的线数与螺杆数量是两个根本不同的概念，不应混为一谈。,1 ：2结构,2：3结构,3 ：4结构,4 ：5结构,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (一)螺杆泵基础知识,e,31,螺杆泵有哪些重要结构参数？,e D T,螺杆泵三个重要的结构参数：,泵的工作特性和使用寿命。,转子偏心距，mm； 转子截圆直径，mm； 定子导程，mm。 T,D 在螺杆泵参数设计过程中，这三个基 本结构参数的合理选择及相互之间的合理 配比显得尤为重要，它们直接影响着螺杆,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (一)螺杆泵基础知识,GLB500-14K为抽油杆地面驱动空心转子螺杆泵，每转排量500毫升， 级数14； GLB120-27(2:3)为抽油杆地面驱动多头螺杆泵， 转子与定子头数比为 2:3，每转排量 120毫升，级数27。 32,例 如,螺杆泵规格型号是如何规定的？,空心转子用“K”；实心省略；等壁厚定子用“D”；金属定子用“J” 转子与定子头数比，用阿拉伯数字表示，单头省略 泵的总级数 泵的几何排量，ml/r 单螺杆抽油泵,“螺”和“泵”两字汉语拼音第一个字母 泵的驱动方式：抽油杆地面驱动，用“杆”字汉语拼音第一个字母G表示； 潜油电机井下驱动，用“潜”字汉语拼音第一个字母Q表示,LB, ( ),螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (一)螺杆泵基础知识,1、螺杆泵运动学特征 （1）螺杆泵定、转子型线 单头单螺杆泵的定转子实质是由普通内摆线的外等矩线作为 定子型线，而与之共轭的曲线作为转子型线的空间共轭曲面。,e,O2,t,Y2,X2,Z2,R,y2 y,x x2,O1 O2,M,转子可视为半径为R的圆片沿着螺距为t、偏心为e的螺旋线连续移动所形成的轨迹。 33,转,子 结 构,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (二)螺杆泵运动学及动力学基础,34,y1,2e,x1 定子结构图,R,O1 t,x1,y1,O1 2e,2e,2e,A,A,定子型线 定子衬套曲面是由两个半径为R（转子半径）的半圆和 两条长度为4e的直线段组成的封闭对称曲线以长度T（T=2t） 为导程螺旋旋转形成空间螺旋曲面。 R,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (二)螺杆泵运动学及动力学基础,s =,+ 4eD ,= 4eD,D2 4,D2 4,螺杆泵(转子)转动一周(2)时，封闭腔中的液体将沿轴线移动T的距离，,在任意横截面中，液体占有的面积为定子橡胶衬套截面所包围的空腔截,面与螺杆截面积之差，因此单螺杆泵每转的理论排量为：,q = 4eDT 35,螺杆泵理论排量如何计算 ？ 已知单螺杆泵转子偏心距e，转子截面圆直径D和定子导程T，推导单螺杆 泵每转的理论排量计算公式 解： 如图所示： 定子空腔的截面积为两个半圆和一个长方形组成， 转子的截面是圆， 由定子空腔与转子形成的空腔截面积为 ：,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (二)螺杆泵运动学及动力学基础,36,eDTn,n转子转速，r/min。,螺杆泵理论排量如何计算 ？ 理论每转排量公式如下： qeDT 现场应用中，根据选用泵的型号可计算出理论排量， 公式如下： Q = 1440 q n 10 6 式中： Q螺杆泵理论排量，m3/d； q螺杆泵每转排量，ml/r；, y = R sin( + ) 2 e sin , 1,z1 = nt 1 t, ,x1 = m R sin,y1 = R cos,z1 =,2, x1 = R cos( 1 + ) + 2 e cos 1 1 1 2 2,线啮合线方程为：,在某一时刻对于线啮合线在空间表现为间隔T/2的轴向长度的一条平 螺 旋状曲线。,点啮合线方程为：, ,t, 2 2,+ e cos( + 1 ) + e cos 1 + e sin( + 1 ) e sin 1,啮合线方程 螺杆泵定转子的啮合分为两类啮合，一类是转子 与定子衬套半圆处的啮合-线啮合，另一类啮合是转 子与定子衬套直线段的啮合-点啮合。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (二)螺杆泵运动学及动力学基础,38,2=-1,X,O1,O2,Y,e,2e,M,M0 2,1,转子的自转与公转, 2 = 2n,1、螺杆泵运动学特征 （2） 转子运动规律分析 A、转子中心的运动规律 a、角速度的关系,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (二)螺杆泵运动学及动力学基础,39,转子,定子,A、转子中心的运动规律 b、运动轨迹及速度 点啮合 点啮合点速度 线啮合,线啮合点速度,转子截面 中心速度,啮合点最大和最,小滑动速度,= =, V V,R R ,1 2,vmin = (R 2e),vmax = (R + 2e),VO = 2e sin(t + 2 ),螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (二)螺杆泵运动学及动力学基础,40,类型划分,按原动 机分为,电动机机械驱动 液压驱动 内燃机驱动,按井口 连接方 式 分,卡箍连接 法兰连接,按装置调速方式可分为： 无级调速驱动装置：无级调速方式根据实现方法的不同又有机械式无 级调速、变频电机式无级调速、液压式无级调速； 有级调速驱动装置：目前国内油田应用的主要类型是电动机机械驱动、,有级调速、井口法兰连接的地面驱动装置。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵采油系统的种类,地面驱动单螺杆泵采油系统,潜油电机驱动单螺杆泵采油系统 41,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,42,地面驱动单螺杆泵采油系统由哪几部分组成？,15-锚定装置；16-筛管,5,1,2,3,6,7,8,9 10 11 12 13 14 15 16,可分为地面和井下两大部分。 地面部分包括:驱动头和控制 柜，井下部分包括：井下泵、 抽油杆、油管、配套工具,（如锚定工具、扶正器）等。 见左图。 1电控箱； 2-电机； 3-皮带； 4-方卡子； 5-光杆； 6-减速箱； 7-专用井口； 8-抽油杆； 9-抽油杆扶正器； 10-油管扶正器； 11-油管； 12-螺杆泵； 13-套管； 14-定位销；,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,43,螺杆泵驱动装置的,种类,机械驱动装置 液压驱动装置,（一）螺杆泵地面驱动装置的种类、组成及工作原理 地面驱动部分 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，使转 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，有液压传动和机械传动； 从变速形式上分，有无级调速 和有级调速。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,什么是螺杆泵地面驱动装置，它主要由几部 分组成？ 螺杆泵地面驱动装置一般指的是套管井口法兰面以上 与套管井口、地面输油管线相连接的那部分设备的总称。 狭义的讲它主要由原动机、减速系统、防反转机构、密封 系统、支撑系统和安全防护系统等部分组成，广义的讲还 包括螺杆泵专用井口、地面电控箱，它是螺杆泵采油系统 中的动力输出部分。 44,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵驱动装置 （1）减速箱的主要作用是传递动力并实现减速。它将电机的动力由输 入轴通过齿轮传递到输出轴，输出轴联接光杆，由光杆通过抽油杆将动 力传递到井下螺杆泵转子。减速箱除了具有传递动力的作用外，还将抽 油杆的轴向负荷传递到采油树上。 （2）电机是螺杆泵井的动力源，它将电能转化为机械能。一般用防爆 型三相异步电机。 （3）井口动密封的作用是防止井液流出，起密封井口的目的。 （4）方卡的作用是将减速箱输出轴与光杆联接起来。 45,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵驱动装置 机械驱动装置传动部分是由电动机和减速器等组成，其优点是设备 简单，价格低廉，容易管理并且节能，能实现有级调速且比较方便。其 缺点是不能实现无级调速。 46,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,eDTn,5,3,2,1,4,6,1,5,4,7 8 垂直电机法兰连接有级调速驱动装置 7,6,2,3,1-盘根盒； 2-配重； 3-变速箱； 4-大皮带轮； 5-方卡子； 6-小带轮； 7-电动机； 8-油管四通。 1-电动机；,2-电动机支架； 3-支座； 4-齿轮减速系统；,5-带轮传动系统；,6-动密封系统；,7-输出轴及方卡。 47 直角驱动装置结构示意图,1 2,48,地面驱动装置工作原理,1,5,4,7,6,2,3,当螺杆泵采油系统工作时，电动机的动力通 过皮带轮一级减速系统、齿轮二级减速系统 传递到驱动装置输出轴上，输出轴通过方卡 子带动抽油杆柱、井下泵旋转，传递动力扭,矩，抽吸井液。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵驱动装置 液压驱动装置是由原动机，液 压电机和液压传动部分组成。 其优点是可实现低转速启动； 转速可任意调节；因设有液压 防反转装置，减缓了抽油杆倒 转速度。其缺点是在寒冷季节 地面液压件和管线保温工作较 难，且价格相对较高，不容易 管理。 49,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,电控部分 电控箱是螺杆泵井的控 制部分，控制电机的启、停。 该装置能自动显示、记录螺 杆泵井正常生产时的电流、 电压等，有过载、欠载自动 保护功能，确保生产井正常 生产。 50,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,51,螺杆泵地面驱动装置主要功能是什么？,为井下螺杆泵提供动力和合适的转速； 承受杆柱的轴向载荷； 为油井产出液进入地面输油管线提供通道； 防止产出液渗漏到井场的密封功能； 防止停机过程中杆柱的高速反转功能； 安全防护功能； 测试、防盗等其它辅助功能。,其中驱动装置的密封功能和防反转功能是该产品使用过程中暴露 出问题最多的部分，影响产品的长期可靠高效运行，制约螺杆泵,采油技术的发展。,一是 二是 三是 四是 五是 六是 七是,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,52,3、地面驱动装置的动力传递技术 螺杆泵地面驱动装置主要功能之一是动力传递，即将原动 机的动力通过动力传递系统传递到输出轴上，输出轴再将动力 通过方卡传递到连接在杆柱的的光杆上，同时作用在光杆上的 轴向载荷和扭矩载荷通过输出轴作用于动力传递系统。对于一 般机械式螺杆泵地面驱动装置，其动力传递系统过程如下：,电控箱,电动机,小带轮,大带轮,方,卡,输出轴,大齿轮,齿,轮 轴,光 杆,机械式螺杆泵地面驱动装置动力传递系统流程图,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,地面驱动装置的传动原理 53,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵停机后或卡泵时，贮存在杆柱中的弹性变形能会 快速释放，使杆柱快速反转。 停机后，在油 管及外输管线内的液体与套管内井液压差作 用下，螺杆泵会变成液压马达，使转子及连接的杆柱快速反转。 油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套 压差恢复平衡为止。 54,地面驱动装置防反转及安全防护技术 1、螺杆泵系统反转原因及危害,停 机 反 转 的 原 因 分 析,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵采油系统停机反转有什么危害？ A 螺杆泵的反转会使杆柱脱扣、光杆甩弯，地面驱 动装置零部件损坏； B 螺杆泵的反转不仅会危及设备的安全，还会危及 现场维护操作人员的安全，成为生产事故的隐患。 55,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,56,地面驱动装置防反转及安全防护技术 2、地面驱动装置防反转结构形式及工作特点 为了解决螺杆泵采油系统停机反转造成系统故障， 普遍在驱动装置中设置机械防反转系统。防反转系统可 以装在输出轴或输入轴上，装在输入轴上的防反转系统 受到的工作扭矩远小于装在输出轴上的工作扭矩，但装 置横向尺寸也相应变大。综合考虑选用防反转系统装在 输入轴上的方案较好，易于调整维护。 目前机械防反转系统主要有 棘轮棘爪机构摩擦式防反转装置 楔块防反转系统 液压防反转系统,电磁式防反转装置等方式,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,eDTn,棘轮-棘爪式防反转装置 该防反转系统一般装在驱动装置 输入轴上，依靠刹车带的摩擦力释放反 转势能。 当驱动装置工作时，棘爪在离心力 的作用下与棘轮刹车带脱离啮合，防反 转系统不工作。 当停机时，杆柱反转带动光杆反 转，这时棘爪在重力和弹簧力作用下与 棘轮刹车带啮合，防反转系统工作，依 靠摩擦力避免驱动装置高速反转。 通过手动旋松扭矩释放螺栓，可以 将贮存在杆柱中的反转扭矩释放掉，提 高了驱动装置操作维护的安全性。 57,棘轮、棘爪式防反转装置 58,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,低速时，棘轮棘爪由于接触会产生噪音和磨损。,该系统不仅结构简单，成本低，而且能够释放贮存 在光杆及装置上的反转扭矩，现场也可以随时更换。 不足 1 为保证防反转系统可靠工作，需要经常调整棘轮刹车带摩擦面的压 紧力。,2,3 刹车带摩擦面压紧力调整及反转扭矩释放都需要人为近距离操作， 而且在扭矩释放过程中，杆柱还会以一定速度反转，如果人为操作 不当或刹车带摩擦面打滑，也会对操作者带来安全隐患。 59,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,60,eDTn,不起作用，外环不转动。当轮芯反转 时，滚柱楔入轮芯与外环之间，使这 三者成为一体。这时制动装置起阻尼 作用，限制了轮芯转速，达到防反转,作用。,楔块式防反转装置 楔块式防反转装置是由一个闸瓦 式制动器和一个能识别正、反转的超 越离合器组成。闸瓦铆在闸体上，两 扇闸体通过螺栓将外圈拖紧。工作状 态时轮芯顺时针旋转，此时制动装置,楔块式防反转工作示意图,1-闸体; 2-闸瓦; 3-外圈;,4-滚柱; 5-轮芯。,楔块防反转 61,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,eDTn,楔块防反转没有按时添加润滑脂或润滑脂变质，防反转因缺 油而摩擦过热卡死或失效。,失效,形式 楔块防反转中的楔块由于磨损，间隙变大，楔块防反转卡死或失效。 操作性：更换维护不方便，需要上设备更换，存在安全隐患。62,楔块防反转系统 该种防反转系统结构简单紧凑，承载扭矩大。不足是：1） 虽然防止了杆柱的反转，但贮存在杆柱驱动装置中的反转扭矩并 没有释放掉，因此在动杆柱过程中，反转问题仍没有解决；2） 更换维护不方便，日常管理需要加润滑油，拆卸更换需要上吊 车；3）如反转扭矩过大，防反转系统会卡死。,液压防反转系统 该种防反转系统工作原理类同汽车刹车系统。当螺杆泵停机 时，杆柱反转驱动液压马达，输出的液压油驱动摩擦块作用于刹车 盘，缓慢释放掉弹性能。反转扭矩越大，反转速度快，摩擦力也越 大；反转扭矩小，反转速度慢，摩擦力也小。 该种防反转系统可以完全释放掉杆柱弹性能，扭矩释放不需要 人员参与，可靠性较高。 不足：价格较高，液压件要求具有较高的质量，对环境条件要 求较高。 失效形式：液压系统漏油，油品变质，液压马达损坏。 操作性：更换维护方便，需要有专业人员操作。 63,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,电磁式防反转装置 电磁式防反转装置是将拖动电机当作制动器。其作用原 理为：当停抽时(拖动电机放电)，将直流电输入给电机的定 子绕阻，以产生平衡的直流磁场。这种磁场吸引转子，对转 子的反转产生阻尼作用。从而达到了限速作用。当限速终了 时，直流供电结束，并为下次启动电机做好准备。 该种防反转系统只用电器元件构成，而没有专用机械零 件，所以安装方便，成本也不高。其缺点是限速时间不能过 长，皮带断裂后电磁式防反转装置就不能发挥作用。故现场 不推荐使用。 64,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,安全防护技术 螺杆泵驱动装置安全防护技术是为了防止螺杆泵驱动装置的零部件破 损、松脱和损坏造成人员、设备伤害的技术。 驱动装置安全防护技术主要包括光杆方卡防护罩、加强型皮带罩和安全 标识。 光杆方卡防护罩是在螺杆泵生产井上现场安装，套在光杆方卡外面，连 于螺杆泵驱动装置上端盖上，在生产中起到安全防护作用，防止方卡螺栓 松脱飞出、光杆甩弯伤人问题。 加强型皮带罩要求皮带罩有足够的结构强度，现场操作方便，能够避免 断裂的皮带、皮带轮损坏而带来的对操作人员的伤害，对于输入轴安装的 棘轮棘爪系统同样起到防护作用。 安全标识主要是为操做人员提供安全警示。 65,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,66,皮带轮防护罩,方卡防护罩,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,67,（9）筛管：过滤油层流体。,螺杆泵采油系统的组成 配套工具部分 （1）专用井口：简化了采油树，使用、维修、保养方便，同时增强 了井口强度，减小了地面驱动装置的振动，起到保护光杆和换盘根时密 封井口的作用。 （2）光杆：强度大、防断裂，光洁度高，有利于井口密封。 （3）抽油杆扶正器：避免或减缓杆柱与管柱的磨损，使抽油杆在油 管内居中，减缓抽油杆的疲劳。 （4）油管扶正器：减小管柱振动。 （5）抽油杆防倒转装置：防止抽油杆倒扣。 （6）锚定装置：锚定泵和油管，防止油管脱落。 （7）防蜡器：延缓原油中胶质在油管内壁沉积速度。 （8）防抽空装置：地层供液不足会造成螺杆泵损坏，安装井口流量 式或压力式抽空保护装置可有效地避免此现象的发生。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,防脱管柱示意图图,68,反 扣 油 管,图311防脱管柱示意,张 力 锚,支 撑 卡 瓦,防 扭 锚,张力锚 管柱,支撑卡瓦 管柱,防扭锚 管柱,反扣油管 管柱,螺杆泵采油配套技术 螺杆泵管柱、杆柱防脱扶正技术 1、螺杆泵管柱防脱扶正技术 A、管柱防脱技术,由于螺杆泵的转子在 定子内顺时针转动，工作 负载直接表现为扭矩，转,子扭矩作用在定子上，定 子扭矩会使上部的正扣油 管倒扣造成管柱脱扣，所,以螺杆泵井的油管柱必须,实施防脱措施。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,69,防脱措施,受力特点,坐封方式,备,注,反扣油管 防扭锚 支撑卡瓦 张力锚 水力锚,受扭 自由 受压 受拉 自由,不需坐封 自动 下压 旋转拉紧 液压,使用安全性高，配套较烦琐。 油管受力状况好，实施方便。 油管受力状况较差，失效后打捞困难。 抽油杆柱受力状况较好，油管受拉， 解封成功率低。 失效后必须起管柱才能坐封。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵井管柱防脱方式主要有以下5种：反扣油管、 防扭锚、支撑卡瓦、张力锚、水力锚。通常采用防转锚和 支撑卡瓦两种方式。 螺杆泵井管柱防脱措施,卡瓦2在箍簧3的作用下收回解卡。,1锥体；2卡瓦；3箍簧；4上限位环；5内压簧；6下限位环；7摩擦块； 8外压簧；9防松螺钉；10卡瓦扶正器；11滑环销钉；12滑环；13托环； 14中心管；15下接头,A DQ0552 支撑卡瓦,B 卡瓦中心管,由件6-13组成的扶正器，依靠压 簧的弹力，造成摩擦块7与套管的摩,擦力，扶正器通过滑环销钉11，沿中 心管14的轨道槽运动。下管柱时，滑 环销钉11 位于轨道的B点，卡瓦2处 于收拢状态。 坐卡时，按所需坐卡高度上提 管柱后下放管柱( 一般情况，1000m 油管坐卡时，上提管柱850mm)滑环 销钉就从B点运动到E点，卡瓦2也就 处于撑开坐卡状态，卡瓦2牢固地坐 在套管内壁上。 坐 封 后 如 油 管 挂 露 出 法 兰 10 25mm ，可硬压下去， 超过这个范,围必须重新坐卡。解卡时，上提管 柱，滑环销钉11由E点运动到A点， 70,DQ0552支撑卡瓦 结构原理图A、B,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,71,防扭锚示意图,1卡箍；2销钉；3板簧； 4中心管；5卡块；6套管 图313 防扭锚示意图,防扭锚： 该防转锚由卡箍、销钉、板簧、 中心管、卡块组成。当中心管随定 子及油管转动（顺时针方向）时， 卡块在板簧弹力的作用下，卡在套 管内壁上，卡块背面紧贴在中心管 槽的平面上，使螺杆泵定子不能旋 转。 当起泵作业时，反向旋转中心,管，卡块即脱离中心管，防扭锚不 再起作用。,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵采油系统是如何工作的？ 电机通电后旋转，经过二级减速 （三角皮带和齿轮）后，通过方卡带 动光杆旋转，光杆通过抽油杆柱将动 力传递给井下螺杆泵，螺杆泵将机械 能转变为液体能，从而实现油液的有 效举升。 72,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,螺杆泵基本结构尺寸 73,螺杆泵井设备与工作原理 | 二、 螺杆泵采油系统 | (三)、螺杆泵采油系统的种类、组成及工作原理,74,主要内容, ,第六章 螺杆泵采油 第一节 螺杆泵井设备与工作原理 第二节 抽油杆管柱受力分析 第三节 螺杆泵井生产参数优化设计 第四节 螺杆泵井生产监测与故障诊断,抽油杆管柱受力分析,一、螺杆泵抽油杆 （一）螺杆泵抽油杆的发展状况 （二）螺杆泵抽油杆受力分析 （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点 （四）螺杆泵抽油杆性能指标 75,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （一）螺杆泵抽油杆的发展状况,（一）螺杆泵抽油杆的发展状况 抽油杆是有杆抽油设备的重要部件，它将地面驱动装置的动力 传递至井下，驱动转子旋转，实现抽汲运动。抽油杆的疲劳强度和 使用寿命影响了整个螺杆泵采油系统的运转周期。 抽油杆柱由数十根或数百根抽油杆通过接箍连接而成。在螺杆 泵采油系统中，抽油杆柱承受拉、压及扭力等循环载荷的作用，其 工作环境为含有一定腐蚀介质的原油。因此，抽油杆的故障形式为 疲劳断裂或脱扣。抽油杆的断脱事故会严重影响整个抽油系统的运 转周期及原油产量，增加维护费用，提高采油成本。 76,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （一）螺杆泵抽油杆的发展状况,（一）螺杆泵抽油杆的发展状况 为了提高螺杆泵抽油杆工作的可靠性和使用寿命，国内外在抽 油杆的材料、制造、使用、保管和维护等方面开展了大量的研究工 作，并取得了一定的成果。, ,选用超高强度合金钢材料； 采用中频感应加热淬火装置调质； 采用表面感应淬火工艺提高杆体疲劳性能； 利用红外光导智能测温仪器监测温度； 刀具旋转抽油杆不旋转方法加工杆头螺纹； 滚压工艺加工抽油杆外螺纹； 采用先进的设计方法进行模锻设计； 使用自动化平锻机进行锻造。,这些技术大大提高了抽油杆的制造水平和产品质量。 77,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （一）螺杆泵抽油杆的发展状况,（一）螺杆泵抽油杆的发展状况 合理设计抽油杆结构是保证螺杆泵采油系统正常运转的前 提。抽油杆柱在运转过程中，条件恶劣、受力状况复杂。 国内外在抽油杆柱的运动学和动力学方面开展了许多研究 工作，利用计算机编制了螺杆泵采油系统动态预测和参数 优选程序，螺杆泵井诊断程序，这些研究工作提高了抽油 杆的应用及理论水平。 78,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （一）螺杆泵抽油杆的发展状况,79,抽油杆的疲劳寿命。,（二） 螺杆泵抽油杆受力分析 1、抽油杆的工作条件 在螺杆泵采油系统井下部件中，由抽油杆组成的抽油杆 柱是全部的转动件，它受到拉、压、扭、磨、疲劳以及腐蚀 介质腐蚀的联合作用，其工作条件是： 一是：承受循环载荷的作用 杆柱承受的载荷包括：抽油杆重量，液柱重量，抽油杆柱 在运动中受到的摩擦阻力，驱动杆柱旋转所需要的扭矩作用， 因杆柱旋转而引起的拉压作用。 二是：受腐蚀介质的侵蚀作用 油井中含有的水、硫化氢、二氧化碳、硫酸盐、微生物等 腐蚀性介质，这些腐蚀介质或腐蚀微生物的存在，大大降低了,抽油杆管柱受力分析 | 一、 螺杆泵抽油杆 | （二） 螺杆泵抽油杆受力分析,（二） 螺杆泵抽油杆受力分析 2、螺杆泵抽油杆受力分析 在螺杆泵抽油系统的井下部件中，抽油杆柱是全部 的转动件，受拉、压、扭、摩、疲劳等作用力的影响严 重，它是抽油系统中最关键的部分，也是问题最多的部 分，研究抽油杆柱的受力状态是螺杆泵抽油理论的基础。 因此，必须从受力、设计、保护等不同的角度对抽油杆 进行研究。 80,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （二） 螺杆泵抽油杆受力分析,81,（三）螺杆泵抽油杆的种类及特点 1、普通抽油杆 其杆体是实心圆形断面的钢杆，两端为镦粗的杆头。杆头 由螺纹接头、卸荷槽、推承面台肩、扳手方颈、凸缘和圆弧过 度区组成。螺纹接头用来与接箍相连接，扳手方颈用来装卸抽 油杆接头时卡抽油杆用。 用于螺杆泵井的普通抽油杆，其 主 要 规 格 有 ： 杆 体 直 径 为 22mm 、 25mm、28mm实心抽油杆，以及杆 体直径为36mm、38mm空心抽油杆。 抽油杆的长度一般为8m，为调节抽油 杆柱的长度，还配备有不同长度的抽,油杆短接。,普通抽油杆结构,抽油杆管柱受力分析 | 一、 螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,82,目前，应用于螺杆泵井的普通抽油杆多为D级和H级 两个级别，其中22mm、25mm、28mm实心抽油杆多 为H级，少量应用D级抽油杆；36mm、38mm空心抽油 杆目前只有D级。 当与大中排量螺杆泵配套 使用时，其杆柱断脱事故率会,明显上升。这是由于普通抽油 杆更适合承受拉伸载荷，其螺 纹结构不适合于承受大的扭矩 载荷，因此，随着泵的排量变 大，杆体所承受的扭矩越大，,抽油杆的适应性变差。,不 足,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,2、锥螺纹抽油杆 锥螺纹抽油杆目前主要以实心杆为主，它的基本结构与普通实心 抽油杆大体相同：杆体也是实心圆形断面的钢杆，两端为镦粗的杆头。 杆头由外螺纹接头、卸荷槽、推承面台肩、扳手方颈、凸缘和圆弧过 度区组成。其不同点为：锥螺纹抽油杆螺纹为钻杆锥螺纹。它是根据 螺杆泵与钻杆运动的相似性，充分利用了钻杆螺纹的锥度和螺距大， 螺纹牙齿刚度大的特点，使得抽油杆螺纹能够承受较大的预紧力而不 滑扣，并且卸荷槽的直径较大，这种螺纹不仅具有良好的密封性，还 能传递较大的轴向载荷和扭矩。 锥螺纹抽油杆结构 83,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,84,锥螺纹结构抽油杆能够实现杆体防断脱的目的，其 防脱原理是：增大预紧扭矩，卸扣扭矩也随之增大。依 靠这种方法，提高预紧扭矩，使卸扣扭矩提高到接近杆 体的承载扭矩，抽油杆就具有了防脱扣功能。 目前锥螺纹抽油杆主要规格有：杆体直径为25mm、 28mm实心抽油杆，以及杆体直径为36mm的空心抽油杆。其 中，25mm、28mm锥螺纹抽油杆多为H级，36mm锥螺纹抽 油杆只有D级。 锥螺纹抽油杆螺纹精度比普通抽油杆有更高的要求，材料硬度 大，牙型厚，加工难度大。该种抽油杆具有良好的防断脱效果，适合,于各种排量螺杆泵井应用。,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,85,插接式螺杆泵抽油杆结构示意图,插接式螺杆泵抽油杆的接头,3、插接式抽油杆 根据螺杆泵井抽油杆需要承受垂向拉力，又要承受旋转扭矩的特 点，研究出了插接式螺杆泵抽油杆，该抽油杆的结构如图。 插接式螺杆泵抽油杆结构图 1-杆体上接头；2-O形密封圈； 3-接箍；4-杆体下接头,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,抽油杆由杆体上接头、杆体和杆体下接头组成。 杆体上下接头各 有两个密封槽，杆体上接头有一个台肩推承面和一个扳手六方体。抽 油杆的两端各有两个扇形牙体和叉口。组装抽油杆接头时，一根抽油 杆端部的牙体插入另一根的叉口中，用接箍将两根抽油杆的上下接头 联接起来。抽油杆的两端各有两个“O”形密封圈进行密封。 1-杆体上接头；2-O形密封圈； 3-接箍；4-杆体下接头 86,插接式螺杆泵抽油杆的主要结构特点是：相连接的二根抽油杆 之间靠互相插入配合的扇形牙体和叉口来传递扭矩。由于牙体 始终处于插接状态，插接体承受全部的扭矩，并且具有足够的 抗剪切强度，正反方向能够承受相同的扭矩载荷，因此达到了 防脱扣的目的。 87,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,该种结构抽油杆目前主要有36mm和38mm两种 规格，均为D级抽油杆，42mm抽油杆尚处于试验研究 阶段。 插接式螺杆泵抽油杆原则上可以适用于各种排量的 螺杆泵井，但从经济性考虑，该抽油杆更适合于大中排量 螺杆泵井。 88,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （三）螺杆泵抽油杆的种类及特点,（四）螺杆泵抽油杆性能指标 1、螺杆泵抽油杆等级 抽油杆按等级可分为K级、C级、D级和H级，其中H级 为超高强度抽油杆，它又可分为HL级即材料型超高强度抽 油杆和HY级即工艺型超高强度抽油杆。 超高强度抽油杆性能指标比D级抽油杆高出一定的 量，形成一个新的强度等级，具有比D级抽油杆更高的承 载能力，最小应力在0-102MPa时，许用应力值超出D级抽 油杆35%以上。 89,抽油杆管柱受力分析 | 一、 螺杆泵抽油杆 | （四）螺杆泵抽油杆性能指标,（四）螺杆泵抽油杆性能指标 2、螺杆泵抽油杆规格尺寸 应用于螺杆泵的实心抽油杆有3种规格，即直径为22mm、25mm 及28mm。其长度及杆体尺寸要求如下表。 螺杆泵实心抽油杆规格及尺寸 90,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （四）螺杆泵抽油杆性能指标,空心抽油杆目前主要有两种规格，直径分别为36mm及38mm， 直径为42mm的抽油杆尚处于开发试验阶段。这几种抽油杆的杆体尺寸 及长度要求如下表。 螺杆泵空心抽油杆的规格及尺寸 91,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （四）螺杆泵抽油杆性能指标,3、螺杆泵抽油杆力学性能 由于目前螺杆泵均应用于腐蚀性较小的普通油井中， 结合近些年油田螺杆泵抽油杆应用实际效果，推荐使用D 级和HL级抽油杆作为螺杆泵井配套杆柱。 92,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （四）螺杆泵抽油杆性能指标,4、螺杆泵抽油杆抗扭性能 由于螺杆泵抽油杆承受扭矩作用比较薄弱，因此，杆体及接头的 抗扭性能是螺杆泵的重要性能指标。对螺杆泵抽油杆进行抗扭性能检 验，有利于检验抽油杆杆体、接头螺纹及各种防脱结构的承扭能力。 螺杆泵抽油杆及接头的抗扭性能指标如下表。 93,抽油杆管柱受力分析 | 一、螺杆泵抽油杆 | （四）螺杆泵抽油杆性能指标,5、螺杆泵抽油杆其它性能要求 螺杆泵抽油杆接箍硬度应为HRC 16-23；杆头及接箍螺纹除特 殊牙型外，一般应滚压、挤压加工，其精度应符合SY/T5550或 SY/T5029标准；对于空心抽油杆连接处的密封压力不得低于20 MPa，稳压5 min，不得有渗漏；抽油杆圆柱度不得大于0.25 mm、 杆体全长任意1000 mm内的直线度对于实心抽油杆不大于2 mm；对 于空心光杆不大于1.5 mm；杆体任何部位不得有裂纹，不得有折叠、 沟槽、夹杂等；产品应在扳手平面或接箍表面上打印规格、等级、 分类代号、制造日期、厂名或厂标；接箍标识可标在扳手方颈平面 或外圆上，做标志时，应采用不破坏接箍性能的标志方法；杆体端