針對(duì)低轉(zhuǎn)速、大結(jié)構(gòu)螺桿泵井在生產(chǎn)過(guò)程中存在的桿管偏磨和能耗高兩個(gè)主要問(wèn)題，在理論分析和總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了高轉(zhuǎn)速、小結(jié)構(gòu)螺桿泵技術(shù)研究，重點(diǎn)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和泵的橡膠配方等方面進(jìn)行了有針對(duì)性的調(diào)整。在滿足螺桿泵井理論排量的前題下，可減小光桿扭矩，減緩磨損，降低能耗，提高系統(tǒng)效率，最終形成適應(yīng)于大排量產(chǎn)液井的螺桿泵舉升工藝技術(shù)。

1、高轉(zhuǎn)速螺桿泵結(jié)構(gòu)原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　1.1、高轉(zhuǎn)速螺桿泵結(jié)構(gòu)原理

　　高轉(zhuǎn)速螺桿泵由泵系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩大系統(tǒng)組成。

　　1.1.1、高轉(zhuǎn)速螺桿泵泵系統(tǒng)

　　高轉(zhuǎn)速螺桿泵的泵系統(tǒng)，其舉升液體的原理與普通螺桿泵相同，但高轉(zhuǎn)速下普通泵系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)尺寸大、能耗高、偏磨嚴(yán)重等問(wèn)題，針對(duì)上訴問(wèn)題，我們研究出能夠適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的泵系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了新橡膠配方和高溫粘接劑，并且新橡膠配方的機(jī)械性能指標(biāo)有所提高，粘接劑耐溫強(qiáng)度也由150℃上升到170℃，附膠率由98%提高到100%。泵系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，由于離心力的作用，能夠減小定、轉(zhuǎn)子間過(guò)盈量，泵容積效率和單級(jí)承壓不受影響，摩擦扭矩降低，從而提高了泵的系統(tǒng)工作效率。根據(jù)泵的特性曲線可知，由于泵的抽吸能力在泵壓較低時(shí)高轉(zhuǎn)速螺桿泵與低轉(zhuǎn)速螺桿泵的性能幾乎相同，但隨著泵壓的提高，由于高轉(zhuǎn)速螺桿泵橡膠硬度的增強(qiáng)，其特性明顯好于低轉(zhuǎn)速、大結(jié)構(gòu)的螺桿泵。

　　1.1.2、高轉(zhuǎn)速螺桿泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　在高轉(zhuǎn)速螺桿泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究中，地面直驅(qū)裝置及其密封問(wèn)題的解決是技術(shù)關(guān)鍵。普通螺桿泵的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用二級(jí)減速原理，并且驅(qū)動(dòng)頭由于自身設(shè)計(jì)等原因轉(zhuǎn)速提高不上去，不適合高轉(zhuǎn)速螺桿泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。高轉(zhuǎn)速螺桿泵地面直驅(qū)裝置采用液壓剎車驅(qū)動(dòng)，液壓剎車驅(qū)動(dòng)裝置是由原動(dòng)機(jī)，液壓電機(jī)和液壓傳動(dòng)部分組成。采用皮帶傳動(dòng)一級(jí)減速原理，傳動(dòng)效率大于93%，與在用驅(qū)動(dòng)相比提高10%以上。并設(shè)有液壓防反轉(zhuǎn)裝置，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)，緩慢釋放抽油桿倒轉(zhuǎn)速度，液壓控制光桿反向扭矩自動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)的防反轉(zhuǎn)效果非常顯著。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、成本相對(duì)較低。

　　高轉(zhuǎn)速螺桿泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的密封結(jié)構(gòu)采用填料密封與正作用密封組合的新型密封結(jié)構(gòu)。填料密封部分分六道盤根進(jìn)行密封，由于最上部和最下部的磨損最為嚴(yán)重，故其耐磨性和抗硬化性能突出;中間部位的密封帶膠心，具有彈性補(bǔ)償功能，自潤(rùn)滑和柔韌性突出。正作用密封在支撐座的填料密封腔的下部，能有效的阻止密封液體沿光桿上移至填料密封腔。

　　1.2、高轉(zhuǎn)速螺桿泵的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　與相同排量的大泵型螺桿泵運(yùn)行時(shí)相比，高轉(zhuǎn)速螺桿泵具有下述幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

　　1.2.1、能夠降低能耗，減輕地面設(shè)備負(fù)荷

　　低轉(zhuǎn)速、大泵型的螺桿泵在生產(chǎn)過(guò)程中，表現(xiàn)出能源消耗大、抽油桿的尺寸大、地面設(shè)備負(fù)荷高等問(wèn)題。而高轉(zhuǎn)速螺桿泵是對(duì)定子橡膠配方有針對(duì)性進(jìn)行調(diào)整，使螺桿泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速可達(dá)到250 r/min，用∮28的實(shí)心桿代替∮42空心桿，降低了能耗，減輕了地面設(shè)備負(fù)荷。

　　1.2.2、系統(tǒng)效率提高

　　高轉(zhuǎn)速螺桿泵匹配的地面直驅(qū)驅(qū)動(dòng)裝置，其傳動(dòng)效率大于93%，與L5型驅(qū)動(dòng)相比提高10%以上。與同排量大結(jié)構(gòu)、低轉(zhuǎn)速螺桿泵相比，系統(tǒng)效率提高8%以上。

　　1.2.3、可以有效地緩減桿管偏磨

　　對(duì)近年來(lái)檢泵井中桿管偏磨井統(tǒng)計(jì)分析表明，泵型較大井，偏磨較嚴(yán)重，占偏磨總井?dāng)?shù)的83.3%。而運(yùn)行高轉(zhuǎn)速螺桿泵，在相同的排量要求下，可以選擇較小一級(jí)泵型，在不增加螺桿泵頭數(shù)的同時(shí)，降低了匹配的抽油桿桿徑，增大了液體過(guò)流面積，減小了液體的流動(dòng)阻力，有效地緩減桿管偏磨。

2、高轉(zhuǎn)速螺桿泵現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用效果

　　2.1、高轉(zhuǎn)速螺桿泵井參數(shù)選擇原則

　　高轉(zhuǎn)速螺桿泵需要匹配專用的驅(qū)動(dòng)裝置，其下井施工時(shí)參數(shù)選擇跟普通螺桿泵一樣，由于它轉(zhuǎn)速高，因此在相同的排量要求下，它可以選擇較小一級(jí)泵型，相應(yīng)的桿柱選型也可以減小，扶正器數(shù)量也可適當(dāng)減少。在下泵設(shè)計(jì)選擇參數(shù)時(shí)，根據(jù)油井產(chǎn)能，在滿足供排要求的前提下，選擇合適的泵型、桿徑以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。

　　2.2、高轉(zhuǎn)速螺桿泵井試驗(yàn)情況

　　目前地面直驅(qū)高轉(zhuǎn)速螺桿泵研究現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)正在進(jìn)行當(dāng)中，250 r/min以下高轉(zhuǎn)速井下泵由于對(duì)泵的橡膠配方進(jìn)行了有針對(duì)性的調(diào)整，前期選擇5口井進(jìn)行試驗(yàn)，其中有2口井是抽油機(jī)轉(zhuǎn)螺桿泵井，1口井是電泵轉(zhuǎn)螺桿泵井，轉(zhuǎn)后電流都明顯下降，泵效有所提高，產(chǎn)量變化不大。

　　以X-5井為例，該井泵型由1600調(diào)整為500，轉(zhuǎn)數(shù)由103r/min上調(diào)為210r/min，調(diào)運(yùn)行電流下降了10A，泵效提高了24.8%，達(dá)到了83.4%。

　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明高轉(zhuǎn)速螺桿泵由于提高了生產(chǎn)轉(zhuǎn)速，井下泵型變小，運(yùn)行電流和扭矩降低，驅(qū)動(dòng)桿可降級(jí)使用，以800型高轉(zhuǎn)

　　速螺桿泵250 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)，可代替目前常規(guī)的2000型低轉(zhuǎn)速螺桿泵100 r/min情況下生產(chǎn)，雖然理論排量相同，但運(yùn)行電流最少降低8A，扭矩降低10%以上，螺桿泵井系統(tǒng)效率提高8%以上。

3、效益分析

　　3.1、經(jīng)濟(jì)效益

　　3.1.1、節(jié)約成本

　　一是降低配套設(shè)備的成本：高轉(zhuǎn)速螺桿泵匹配的地面直驅(qū)驅(qū)動(dòng)裝置在4萬(wàn)元以內(nèi)，與常規(guī)L5型驅(qū)動(dòng)裝置每臺(tái)6萬(wàn)余元相比，每臺(tái)可節(jié)省成本費(fèi)用2萬(wàn)余元。二是節(jié)省桿泵費(fèi)用。高轉(zhuǎn)速螺桿泵井下泵泵型變小，驅(qū)動(dòng)桿可降級(jí)使用，由∮28實(shí)心桿代替∮38或∮42mm空心D級(jí)桿，每米分別節(jié)省費(fèi)用8.77或20.87元，每口井桿按1000米計(jì)算，可分別節(jié)省0.877或2.087萬(wàn)元。因此，投產(chǎn)一口高轉(zhuǎn)速螺桿泵帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益為：2.0+1.92+2.09=6.01萬(wàn)元。

　　3.1.2、節(jié)約能源

　　應(yīng)用高轉(zhuǎn)速螺桿泵舉升工藝技術(shù)前，平均單井日耗電為365.76KWh，轉(zhuǎn)后平均單井日耗電為275.28kWh，即平均單井日節(jié)電為90.48KWh，年節(jié)電3.3×104kWh。電費(fèi)以0.5142元/kWh計(jì)算，年可節(jié)約電費(fèi)1.69萬(wàn)元。

　　3.2、社會(huì)效益

　　驅(qū)動(dòng)桿降級(jí)使用后螺桿泵的桿管匹配變得合理，液流通道加大，桿柱的受力狀態(tài)得到改善，桿管偏磨有效降低，減少檢泵次數(shù)，為螺桿泵正常生產(chǎn)提供保障。

4、結(jié)論及認(rèn)識(shí)

　　(1)在相同理論排量的情況下高轉(zhuǎn)速螺桿泵有望解決普通大泵型螺桿泵井存在的能耗高、泵效低、桿管偏磨嚴(yán)重等問(wèn)題，適應(yīng)于大排量油井生產(chǎn)，將是今后螺桿泵井的發(fā)展趨勢(shì)。

　　(2)高轉(zhuǎn)速螺桿泵采用了新橡膠配方和新型密封結(jié)構(gòu)，其配套技術(shù)的研究成功對(duì)完善螺桿泵技術(shù)具有重要意義。

　　(3)目前應(yīng)用高轉(zhuǎn)速螺桿泵還處于摸索、試驗(yàn)階段，下一步，我們會(huì)對(duì)試驗(yàn)井繼續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，多獲取現(xiàn)場(chǎng)第一手資料，不斷豐富、完善高轉(zhuǎn)速螺桿泵采油技術(shù)。