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中图分类号：TE933
[摘要]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。
[关键词]原理 沉没度 采油 泵
1、结构原理
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。
螺杆泵的理论排量及负载特性 （以1：2结构为例） 螺杆泵的理论排量及负载特性 （以1：2结构为例）
Q──螺杆泵的理论排量，m3 ；
d E── 转子的偏心距，mm；
D── 转子截圆直径，mm；
D=2R T── 定子导程， mm；
T=2t n── 转子的转速， r/min；
M──转子扭矩 N.m；
空腔面积A=4ED +πR 2 -πR 2
空腔体积V=AT=4EDT
举升高度对螺杆泵工作特性的影响随着工作压力Δ p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Δ p>Δ p k 时，泵的漏失开始加剧。 Δ p k 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。举升高度对排量特性影响工作压差决定负载扭矩大小，而过盈产生摩擦扭矩与工作压差无关。而随着工作压力的增加，定子衬套压缩量增加，定转子间的过盈会减小，即T f 增加的同时，T f0 将减小。由以上分析和试验可知，螺杆泵转子扭矩与工作压力有很好的直线性，且摩擦扭矩在举升具有润滑性的液体时，只占转子负载扭矩的较小一部分。举升高度对负载特性的影响 KGLB120-27型泵的排量与举升高度的关系 GLB500-14 型泵转子扭矩曲线过盈对螺杆泵工作特性的影响摩擦扭矩的计算由上式可知： 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。
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，当工作腔室的液压力P i 大于因过盈产生的接触压力P N 时封闭腔室会出现漏失，即： 增加过盈量δ 会增加接触压力，从而提高单级承压能力。 工作转速与单级承压能力关系转子转速对螺杆泵工作特性的影响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温度对螺杆泵工作特性的影响 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。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。介质粘度与承压能力的关系介质粘度对举升能力的影响 介质粘度对举升能力的影响
2、技术特点
螺杆泵采油工艺具有投资少，占地面积小，维护简单，管理方便，节能效果明显、适用于稠油、含气、含砂井开采等优点，倍受青睐，目前在油田中得到越来越广泛的应用。但是跟抽油机相比，螺杆泵也有其美中不足之处：就是当沉没度低于100m时容易发生烧泵的情况，一旦烧泵就要进行检泵作业施工，不仅要浪费大笔的作业费用，而且还影响原油产量。因此在保证原油产量的情况下，如何延长检泵周期，降低作业成本，少投入，多产出，实现经济效益最大化就成为了我们所追求的目标。
3、沉没度的影响因素
沉没度是影响螺杆泵采油系统的一个重要因素，研究结果表明，螺杆泵的沉没度200-400m之间时，螺杆泵井处于最佳的工作状态，当沉没度高于400m，就会影响油层的供液能力，油层潜力不能得到充分发挥；而沉没度低于200m时，则会影响泵的吸入状况，造成定子和转子之间的摩擦阻力增大，使定子橡胶发热，温度升高，长时间运转就会造成烧泵现象的发生。
油井的地层供液能力与周围连通水井的吸水状况息息相关，当与其连通水井的注水状况平稳，而且螺杆泵本身的技术状况不存在问题时，螺杆泵的参数可以不变，维持生产；但当与其连通的水井吸水状况出现异常时，螺杆泵的生产参数就需要及时调整了，否则就会造成影响原油产量或烧泵的情况发生。
螺杆泵的定子橡胶是有一定的使用寿命的，随着使用时间的延长，螺杆泵的定子橡胶会发生磨损、老化现象，螺杆泵的漏失量会逐渐增加，这是正常现象，与人的生老病死一样，无法避免，但是我们可以通过技术手段来延长螺杆泵定子橡胶的使用寿命，进而螺杆泵的延长检泵周期。
在地层供液情况稳定的情况下，随着使用时间的延长，螺杆泵的漏失量增大，需要逐步调大螺杆泵的生产参数才能把沉没度控制在合理的范围内。除去油管和抽油杆偏磨、杆断、卡泵等其他影响检泵的因素，直到定子橡胶损坏，泵效降低到20%以下，必须进行检泵施工，完成一个检泵周期，螺杆泵定子橡胶的使用寿命也是螺杆泵检泵周期较短的一个关键因素。因此螺杆泵从下泵到检泵就是一个参数逐渐增大、泵效逐渐降低的动态生产过程。但是螺杆泵的定子橡胶在1000多米的地下，使用状况、磨损程度如何，无法用肉眼直观判断，我们只能通过采取控制合理的沉没度等措施来延长其使用年限。因此实时监测螺杆泵的动液面，及时调整螺杆泵的生产参数，使螺杆泵在合理沉没度的状况下运行就成了延长检泵周期，减少作业成本的关键因素。
4、结论
通过螺杆泵动液面实时监测装置把地下情况反映到控制柜，采油工每日巡檢过程中就能看到螺杆泵井的沉没度变化情况，对症下药。对于变频控制柜，当沉没度发生变化时，采油工就可以通过微调转数来控制；如果不是变频控制柜，采油工可以把沉没度变化情况情况反映到队上，通过大家综合分析判断，再决定是否进行调参工作。这样既可以保证充分发挥油层潜力，又能延长螺杆泵的使用年限和检泵周期，节约成本，实现经济效益最大化的目标。
参考文献
[1]钱锡俊，陈红.泵和压缩机[M].东营：石油大学出版社，2004.
[2]陈敏恒等.化工原理，上册.北京：化学工业出版社，1985.
[摘要]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。
[关键词]原理 沉没度 采油 泵
1、结构原理
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。
螺杆泵的理论排量及负载特性 （以1：2结构为例） 螺杆泵的理论排量及负载特性 （以1：2结构为例）
Q──螺杆泵的理论排量，m3 ；
d E── 转子的偏心距，mm；
D── 转子截圆直径，mm；
D=2R T── 定子导程， mm；
T=2t n── 转子的转速， r/min；
M──转子扭矩 N.m；
空腔面积A=4ED +πR 2 -πR 2
空腔体积V=AT=4EDT
举升高度对螺杆泵工作特性的影响随着工作压力Δ p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Δ p>Δ p k 时，泵的漏失开始加剧。 Δ p k 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。举升高度对排量特性影响工作压差决定负载扭矩大小，而过盈产生摩擦扭矩与工作压差无关。而随着工作压力的增加，定子衬套压缩量增加，定转子间的过盈会减小，即T f 增加的同时，T f0 将减小。由以上分析和试验可知，螺杆泵转子扭矩与工作压力有很好的直线性，且摩擦扭矩在举升具有润滑性的液体时，只占转子负载扭矩的较小一部分。举升高度对负载特性的影响 KGLB120-27型泵的排量与举升高度的关系 GLB500-14 型泵转子扭矩曲线过盈对螺杆泵工作特性的影响摩擦扭矩的计算由上式可知： 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。
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，当工作腔室的液压力P i 大于因过盈产生的接触压力P N 时封闭腔室会出现漏失，即： 增加过盈量δ 会增加接触压力，从而提高单级承压能力。 工作转速与单级承压能力关系转子转速对螺杆泵工作特性的影响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温度对螺杆泵工作特性的影响 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。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。介质粘度与承压能力的关系介质粘度对举升能力的影响 介质粘度对举升能力的影响
2、技术特点
螺杆泵采油工艺具有投资少，占地面积小，维护简单，管理方便，节能效果明显、适用于稠油、含气、含砂井开采等优点，倍受青睐，目前在油田中得到越来越广泛的应用。但是跟抽油机相比，螺杆泵也有其美中不足之处：就是当沉没度低于100m时容易发生烧泵的情况，一旦烧泵就要进行检泵作业施工，不仅要浪费大笔的作业费用，而且还影响原油产量。因此在保证原油产量的情况下，如何延长检泵周期，降低作业成本，少投入，多产出，实现经济效益最大化就成为了我们所追求的目标。
3、沉没度的影响因素
沉没度是影响螺杆泵采油系统的一个重要因素，研究结果表明，螺杆泵的沉没度200-400m之间时，螺杆泵井处于最佳的工作状态，当沉没度高于400m，就会影响油层的供液能力，油层潜力不能得到充分发挥；而沉没度低于200m时，则会影响泵的吸入状况，造成定子和转子之间的摩擦阻力增大，使定子橡胶发热，温度升高，长时间运转就会造成烧泵现象的发生。
油井的地层供液能力与周围连通水井的吸水状况息息相关，当与其连通水井的注水状况平稳，而且螺杆泵本身的技术状况不存在问题时，螺杆泵的参数可以不变，维持生产；但当与其连通的水井吸水状况出现异常时，螺杆泵的生产参数就需要及时调整了，否则就会造成影响原油产量或烧泵的情况发生。
螺杆泵的定子橡胶是有一定的使用寿命的，随着使用时间的延长，螺杆泵的定子橡胶会发生磨损、老化现象，螺杆泵的漏失量会逐渐增加，这是正常现象，与人的生老病死一样，无法避免，但是我们可以通过技术手段来延长螺杆泵定子橡胶的使用寿命，进而螺杆泵的延长检泵周期。
在地层供液情况稳定的情况下，随着使用时间的延长，螺杆泵的漏失量增大，需要逐步调大螺杆泵的生产参数才能把沉没度控制在合理的范围内。除去油管和抽油杆偏磨、杆断、卡泵等其他影响检泵的因素，直到定子橡胶损坏，泵效降低到20%以下，必须进行检泵施工，完成一个检泵周期，螺杆泵定子橡胶的使用寿命也是螺杆泵检泵周期较短的一个关键因素。因此螺杆泵从下泵到检泵就是一个参数逐渐增大、泵效逐渐降低的动态生产过程。但是螺杆泵的定子橡胶在1000多米的地下，使用状况、磨损程度如何，无法用肉眼直观判断，我们只能通过采取控制合理的沉没度等措施来延长其使用年限。因此实时监测螺杆泵的动液面，及时调整螺杆泵的生产参数，使螺杆泵在合理沉没度的状况下运行就成了延长检泵周期，减少作业成本的关键因素。
4、结论
通过螺杆泵动液面实时监测装置把地下情况反映到控制柜，采油工每日巡檢过程中就能看到螺杆泵井的沉没度变化情况，对症下药。对于变频控制柜，当沉没度发生变化时，采油工就可以通过微调转数来控制；如果不是变频控制柜，采油工可以把沉没度变化情况情况反映到队上，通过大家综合分析判断，再决定是否进行调参工作。这样既可以保证充分发挥油层潜力，又能延长螺杆泵的使用年限和检泵周期，节约成本，实现经济效益最大化的目标。
参考文献
[1]钱锡俊，陈红.泵和压缩机[M].东营：石油大学出版社，2004.
[2]陈敏恒等.化工原理，上册.北京：化学工业出版社，1985.