一、螺杆泵采油技术基本原理 二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析 三、螺杆泵采油配套技术 四、螺杆泵室内检测技术
五、螺杆泵井施工作业
1、原理
什么是螺杆泵？
螺杆泵又叫渐进容积式泵(PCP)，由定子和转子组成，两者的螺 旋状配合形成多个连续的密封腔室，通过转子的旋转运动使密封腔室
不断产生、运移和消失,实现对介质的举升。
112～280
72～80 32～80 22～56
14～34 8～19 4.5～11
额定扬程 （MPa）
8
8
8 10 10
12 15 15
适应井温 （℃）
< 90
推荐油管 31/2″TBG
< 90
31/2″TBG
< 90 < 90 < 90
< 90 < 90 < 90
31/2″TBG 27/8″TBG 27/8″TBG
1 原理
单螺杆泵是由在工作状态下的不动的以橡胶为衬套并浇铸在钢体外
套内形成的定子和进行行星转动的钢体转子构成。定转子内外曲面是一对 能够满足啮合、能密封和密封腔室能推移的一对在空间内啮合的共扼曲面。 定转子端面（横截面）齿形类型主要有以下两种： ①．以短幅外摆线的内等距线作为螺杆的原始齿形曲线，其共轭曲线作为 衬套的齿形曲线。 ②．以短幅内摆线的外等距线作为衬套的原始齿形曲线，其共轭曲线作为 螺杆的齿形曲线。
五、螺杆泵井施工作业
η,η v %
120
100
80
60
① ③
M N·m 500
②
400
300
40
200
20
100
0
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 MP∆aP
螺杆泵工作特性曲线
螺杆泵的理论排量及负载特性
(以1：2结构为例)
空腔面积A=4ED +πR2 -πR2= 4ED
空腔体积V=AT=4EDT
如图所示的是不同头数比的螺杆泵定转子横截面图。其中1：2结构的 单头螺杆泵是采油螺杆泵普遍采用的结构 。
1：2结构
2：3结构
3：4结构
4：5结构
2 结构特征
定转子型线方程
x2 R c os e c os
y
2
R s in
e s in
z2
2
t
0 2
x1 cos(1 ) e cos( 1 ) e cos1
η,η v
%
100 80
60402000M, N·m
B
A
C
300
240
180
.
120
60 0
2 4 6 8 10 12 14 16
螺杆泵合理工作区域确定P ,MPa
上限：泵容积效率应大于65%；下限：泵的工作压力△P＞ △ Pmax×30%。
2、螺杆泵管柱防脱及扶正技术
①管柱防脱技术
支撑卡瓦 张力油管锚 防扭锚 反扣油管
Φ89 27/8″TBG 30
3.0
120 13/16″抽油杆扣
单螺杆泵(单头)主要特性参数
序 号
泵型
1 GLB1200-12
2 GLB800-14
3 GLB500-14 4 GLB300-21 4 GLB200-25
5 GLB120-27 6 GLB75-40 7 GLB40-42
理论排量 （m3/d） 173～432
稠油,含气,含砂井
不适应供液不足的 油井
烧泵
不适应超深和高温 油井
定子橡胶耐高 温性能差
9 螺杆泵应用现状
1396口
股份公司各油田使用螺杆泵基本情况
稠油
出 砂 高含水出砂
26口
37口
53口
稠油冷采 91口
121口
辽河油田 冀东油田
大港油田
吉林油田
二连油田 大庆油田
一、螺杆泵采油技术基本原理 二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析 三、螺杆泵采油配套技术 四、螺杆泵室内检测技术
KGLB120-27型泵的排量与举升高度的关 系 随 着 工 作 压 力 Δp 的 增 加 ， 螺 杆 泵 会 出 现 漏 失 。
特别是因工作压力产生的定子衬套橡胶压缩量大于 过盈时，漏失会明显加剧。
当Δp>Δpk时，泵的漏失开始加剧。 Δpk定义 为开启压力，开启压力就是泵明显产生漏失时的工 作压力。实际应用中，开启压力等同于螺杆泵的单 级合理承压能力。
介质粘度对举升能力的影响
介质粘度与承压能力的关系
举升介质粘度会直接影响螺杆泵的漏失特性，漏失量反比于举升介质粘度， 随着粘度的增加，漏失会减少，单级承压能力增加。
一、螺杆泵采油技术基本原理 二、影响井下螺杆泵工作特性因素分析 三、螺杆泵采油配套技术 四、螺杆泵室内检测技术
五、螺杆泵井施工作业
所谓螺杆泵选井选泵技术是依靠油井的状况来合理选 择螺杆泵的泵型、确定泵的工作参数，或根据某一规格的 螺杆泵来选井。而螺杆泵采油井的合理工况是指油井在合 理流压下生产，螺杆泵在合理工作区域内工作。
7.0
240 13/8″抽油杆扣
5 GLB200-25 Φ107 31/2″TBG 50
6.0
200 13/8″抽油杆扣
6 GLB120-27 Φ107 31/2″TBG 40
5.0
160 13/8″抽油杆扣
7 GLB75-40
Φ89 27/8″TBG 30
4.0
144 13/8″抽油杆扣
8 GLB40-42
举升高度对负载特性的影响
过盈对螺杆泵工作特性的影响
摩擦扭矩的计算
Tf 0
2Z
2 0
PN
f
(R 2esin 2
dl1
2Z
2 0
PN
f
(R
2e
sin
2
)dl2
2Ef ZR
t 2 4 2e2 2 R2
(1 2 )ln Hr (3 4)(1 )
2R
由上式可知： 1）随着定转子间过盈量的增加，定转子间的摩擦扭矩将 增大； 2）橡胶物性也会影响摩擦扭矩的大小； 3）转子直径的增大，将直接导致摩擦扭矩的增大。
DQ0552支撑卡瓦
卡瓦中心管
②管柱扶正技术
由于螺杆泵转子离心力的作用，定子受到周期性冲 击产生振动，为减小或消除定子的振动需要设置扶正器。 一般在定子上接头处安装较为适宜，而对于采用反扣油 管的管柱，则需在定子上、下接头处分别安装扶正器。 目前扶正器有两种，一种是弹簧式，一种是橡胶式。
3、螺杆泵杆柱防脱及扶正技术
工作转速与摩擦扭矩关系
转子转速与工作扭矩无关，但转子转速的增加将增加惯性力，惯性力将增 加啮合线和啮合点的接触压力，所以将增加摩擦扭矩。
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
η v, %
100
80
①
60
②
40
③
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
P, MPa
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
GLB500-14型泵不同过盈 的摩擦扭矩
过盈对螺杆泵工作特性的影响
过盈对举升特性的影响 螺杆泵的单级举升能力主要取决于线啮 合和点啮合线的密封能力。而啮合线的密封主 要是依靠定转子间过盈来实现的。显然过盈量 越大，密封越好，单级举升能力越强，但摩擦 扭矩也会增大。 不考虑工况环境和运动学特性等因素对举 升能力的影响，由前文所述，当工作腔室的液 压力Pi大于因过盈产生的接触压力PN时封闭腔 室会出现漏失，即：
Pi PN 2(1 2 ) ln
E H (3 4)(1 )
2R
过盈量δ与单级承压能力的关系
增加过盈量δ会增加接触压力，从而提 高单级承压能力。
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
工作转速与单级承压能力关系
工作转速与泵的排量成正比，随着转子转速的增加，可有效减少漏 失，增加泵的举升能力。
转子转速对螺杆泵工作特性的影响
production system
5
螺
专用井口
杆
泵
采
抽油杆
油
系
统
锚定工具
的
组
成
驱动装置
地面
电 控 箱 部分
螺杆泵
地
下
部
杆、管 扶正器
分
6、螺杆泵型号标注
GLB ( )
改进特征代号，以阿拉伯数字表示，厂家自定 制造厂企业代号，用两个汉语拼音字母表示 单泵或串联泵，单泵不写，串联” C “用 泵的总级数 每转理论排量 ml/r 转子与定子头数比 单螺杆抽油泵, “螺”和“泵”字汉语拼音的第一个字母 抽油杆传动，“杆”字汉语拼音的第一, 个字母 空心转子，用“ K ”；等壁厚定子，用“ D ”
连接螺纹规格
1 GLB1200-12 Φ114 31/2″TBG 50
8.5
650 19/16″抽油杆扣
2 GLB800-14 Φ114 31/2″TBG 48
8.5
500 19/16″抽油杆扣
3 GLB500-14 Φ114 31/2″TBG 44
7.5
400 19/16″抽油杆扣
4 GLB300-21 Φ114 31/2″TBG 44
①—162r/min；②—205r/min；③—255r/min
温度对螺杆泵工作特性的影响
温度与举升能力的关系
定子橡胶衬套在实 际工况环境下，其体积 将发生热胀，热胀的结 果是增加定、转子间的 过盈，进而可提高螺杆 泵的举升能力。
温度的增加会有效 提升举升能力。而实验 发现，温度对螺杆泵转 子负载扭矩无明显影 响。
V V12
R R
VO
2e sin(t