采油單螺桿泵的發(fā)展歷史過程

時(shí)間：2012-08-30 17:41作者：齒輪泵　點(diǎn)擊： 次
螺桿泵的歷史較長，在20世紀(jì)20年代中期法國人勒內(nèi)·莫依諾發(fā)明設(shè)計(jì)出這種泵，在30年代
初期，莫依諾原理獲得專利權(quán)，很快便有很多公司開始生產(chǎn)螺桿泵。1945年以來，螺桿泵在技術(shù)和制
造工藝上都做了大量的改進(jìn)和完善，繼法國之后美國、前蘇聯(lián)以及加拿大等國家都開展了螺桿泵的研
制和應(yīng)用，在50年代中期，莫依諾原理(MoynoTheory)被用于鉆井工業(yè)中，80年代初期，螺桿泵被
用作石油工業(yè)中的人工舉升設(shè)備，Kois&Myers公司是首批采油螺桿泵制造商，他們把螺桿泵作為一種
代替常規(guī)舉升工藝的替代技術(shù)推向市場。我國從80年代中期將螺桿泵引入到油田生產(chǎn)當(dāng)中，1986年
大慶油田從加拿大Griffin公司引進(jìn)螺桿泵在油田試用，從此國內(nèi)廠家便開始了較系統(tǒng)地研制井下采油
螺桿泵。
目前，井下采油螺桿泵大致可分為以下四種結(jié)構(gòu)形式:一是地面驅(qū)動(dòng)采油單螺桿泵，它是井下采
油螺桿泵中最簡單的結(jié)構(gòu)形式，也是國內(nèi)外井下采油螺桿泵采用的主要結(jié)構(gòu)形式，由于是利用抽油桿
傳遞泵所需要的扭矩，因此在大排量情況下很難實(shí)現(xiàn)深井采油。二是電動(dòng)潛油單螺桿泵，它的最大特
點(diǎn)是不需要抽油桿傳遞動(dòng)力，特別適合于深井、斜井和水平井采油作業(yè)，較早開展這種泵的研究工作
的是前蘇聯(lián)和法國，近年來，美國等發(fā)達(dá)國家也開始重視電動(dòng)潛油螺桿泵的開發(fā)，并在多砂、高粘深
井、定向井、水平井中采用，取得了很好的效果，在某些情況下，電動(dòng)潛油螺桿泵的使用壽命甚至比
電動(dòng)潛油離心泵高5倍。三是單螺桿液動(dòng)機(jī)一單螺桿泵裝置，這種裝置將地面動(dòng)力液送入井下的頂部螺
桿襯套副中，以頂部螺桿襯套副作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)底部螺桿襯套副旋轉(zhuǎn)，由底部螺桿襯套副作為泵來實(shí)現(xiàn)
采油作業(yè)，目前這種裝置在國外已投入現(xiàn)場應(yīng)用，但數(shù)量很少。四是多頭螺桿泵，與單頭單螺桿泵相
比，它大大地減小了泵的凡何尺寸，提高了泵的排量和壓頭，降低了泵的轉(zhuǎn)速。
在國外較普遍應(yīng)用的是井下采油單螺桿泵，目前井下采油單螺桿泵的最大下井深度已達(dá)到2438m，
最大排量已達(dá)795m3/d，泵的平均凈舉升高度為900一1550m，排量為80一160m3/d，在這種情況下泵
的系統(tǒng)效率在63%左右，美國一家石油公司曾對(duì)螺桿泵采油系統(tǒng)、電動(dòng)潛油離心泵和有桿泵抽油系統(tǒng)
三種采油設(shè)備，在水驅(qū)采油井中進(jìn)行同樣條件下的采油試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，三種采油系統(tǒng)的效率分
別為63.4%、52.4%、50.4%，其中螺桿泵采油系統(tǒng)的效率最高，此外螺桿泵采油系統(tǒng)的裝備投資費(fèi)用比
另外兩種采油裝備低20%一30%以上，定子的平均壽命為1一2年，地面驅(qū)動(dòng)部分的壽命在5年以上。
另外，泵的工作壽命主要取決于定子襯套材料的性能，定子材料受到多種因素的影響，如溫度、芳香
族化合物、HZS等，因此深入研究不同環(huán)境條件下的定子襯套材料是提高采油螺桿泵性能和工作壽命
的關(guān)鍵。目前，國外主要研制了4種橡膠材料作為螺桿泵定子襯套副的材料，即丁睛橡膠、超高丙烯
睛含量橡膠、氫化丁睛橡膠和含氟橡膠。目前國外開發(fā)的高丙烯睛含量橡膠能成功地用于溫度為40℃，
芳香族化合物含量達(dá)11%的油井中，且能保持較好的機(jī)械性能，這種橡膠已成功地用于250℃的高溫油
井中;氟橡膠能適應(yīng)較高的溫度，但機(jī)械性能不夠好，因此工作壽命不長，在定子橡膠中加入添加劑
對(duì)減小螺桿一襯套副之間的摩擦很有益處，尤其在高含水高含氣井中。在磨蝕和腐蝕環(huán)境下表面硼化處
理的轉(zhuǎn)子比表面鍍鉻的轉(zhuǎn)子壽命長得多，實(shí)驗(yàn)已證明，表面硼化處理的轉(zhuǎn)子壽命是表面鍍鉻的5倍。
在原油開采中，螺桿泵抽油井有抽油機(jī)井不可比擬的優(yōu)點(diǎn):首先螺桿泵地面設(shè)備簡單、緊湊、操
作安全可靠、管理方便、重量輕占地面積小、一次性投資少。其次由于螺桿泵是螺旋抽油的容積泵，
排量均勻無脈動(dòng)，軸向流動(dòng)流速穩(wěn)定，因此沒有液柱和機(jī)械傳動(dòng)的慣性損失，泵內(nèi)無閥件和復(fù)雜的流
道，所以水力損失小，故障率低且泵效高，成為現(xiàn)有機(jī)械采油設(shè)備中能耗最小、效率較高的機(jī)種之一，
同時(shí)由于能均勻地排液和吸液，溶解氣不易從原油中析出，從而減少了氣體對(duì)泵效的影響，不會(huì)發(fā)生
氣鎖，因此較適合高含氣井。再者螺桿泵是靠橡膠定子和鍍鉻轉(zhuǎn)子擠壓配合，使進(jìn)入密封腔的流體隨
轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)從吸入端向排出端移動(dòng)，而且轉(zhuǎn)子和定子之間腔室位置的橫截面積和體積都是相同的，腔
室移動(dòng)排油不存在配合間隙和余隙容積問題，不可能發(fā)生砂卡、閥失效、氣鎖等有桿泵常見的故障，
所以適合抽汲高粘度和產(chǎn)含砂原油，一般的螺桿泵適合輸送粘度為80OmPas以下的流體，特殊的螺桿
泵能輸送粘度更高的流體。
與其它各種采油方式一樣，它也有自身的缺點(diǎn):一是容易出現(xiàn)定子脫膠的問題，定子脫膠的原因
是由于高速旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生大量的熱，使被硫化的橡膠在高溫下老化而與鋼管脫離，這就要求橡膠定子
具有良好的耐磨、耐腐蝕和耐熱等物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)，還應(yīng)具有良好的機(jī)械性能。再者螺桿泵的排
量低，螺桿泵采油系統(tǒng)的排量隨轉(zhuǎn)數(shù)的不同而不同，通常情況下，下泵深度為12O0m時(shí)的最大排量為
80m，左右。
隨著合成橡膠技術(shù)和砧結(jié)技術(shù)及注聚合物采油技術(shù)的發(fā)展，螺桿泵不斷得到推廣應(yīng)用，目前，我
國大慶、勝利等油田已廣泛應(yīng)用地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵開采原油，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
 

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