采油螺杆泵的工作原理

发布时间：2016年7月11日   |   阅读次数： 101

采油螺杆泵的工作原理
油田用于采油的螺杆泵都是单螺杆泵，它的主要工作部件是一个转子(螺杆)和一个定子(衬套)，转子的材料一般用合金钢，为了保证其表面具有较高的粗糙度和硬度，一般应对转子表面进行抛光和镀铬处理。定子由钢套和浇铸在钢套内的橡胶衬套共同组成，衬套橡胶一般选用丁睛橡胶，钢套与丁睛橡胶通过粘结剂固结在一起。
3G螺杆泵转子和定子横截面的形状称为线型(或型线)，转子和定子线型一般为普通或短幅摆线，并且转子和定子线型应是共扼曲线。转子是单头，定子是双头(即运动比值为1：2)的螺杆泵，称为单头螺杆泵；转子是双头，定子是三头(即运动比值为2：3的螺杆泵，称为双头螺杆泵；以此类推，螺杆泵分别是三螺杆泵和四头螺杆泵，双头以上的螺杆泵称为多头螺杆泵。
目前油田上普遍采用的螺杆泵的单头螺杆泵，转子和定子的线型皆为普通内摆线，下面以此为例介绍螺杆泵的结构及其工作原理。
单螺杆泵的转子型线是一个直径为d的圆，转子型面(外表面)可以看成是该圆绕着与该圆面垂直且与圆心相距为E的轴线作螺距为t的螺旋运动所形成的单螺旋面。其中d为转子直径，轴线为转子轴线，E为转子断面中心相对于它的轴线的偏心距，t为转子的螺距，转子结构。
与转子相啮合的定子线型是由半径为d/2的两个半圆与长度为4E的两条直线组成的长圆形，定子型面(内表面)可以看成该长圆形绕着它自身的轴线作导程为2t拘螺旋运动所形成的双螺旋面，定子结构。
采油保温螺杆泵下井安装时，定子连接在油管柱下端，随油管柱先下入井底，转子通过万向联轴节与抽油杆柱连接，再下入井下，装入定子中。采油螺杆泵的工作位置是竖直的。
转子装入定子后，转子的轴线与定子的轴线具有一偏心距E，转子型面与定子型面实现啮合，啮合线将空间分成轴向长度为2t的连续的密闭空腔。
转子旋转时，转子在定子内作行星运动，即绕自身的轴线自转的同时，又绕定子的轴线公转。螺杆泵转子开始旋转时，其吸入端的空腔体积逐渐增大，在井底与该空腔的压差作用下，井液被逐渐地吸入该腔室。随着转子的继续转动，该腔室体积逐渐增加，井液不断充满腔室。然后该腔室逐渐闭合，将井液封闭在该密闭腔室内。之后，螺杆泵吸入端继续形成新的空腔，重复上述过程，与此同时，充满井液的密闭腔室连续向螺杆泵排出端推移，直到到达排出端后，密闭腔室逐渐打开，井液排出螺杆泵进入油管柱，油管柱内的液面不断升高，直至将井液举升至地面。高粘度螺杆泵稳定工作后，从吸入端(井底)到排出端压力的分布是逐级升高的，并且井液在推移过程中，密闭腔室的体积不变，因此，井液从螺杆泵排出脉动小，排量非常均匀。
不锈钢螺杆泵转子和定子的旋向应相同(同为左旋或右旋)，采油螺杆泵工作时竖直放置，井液自下而上流动，因此从上向下看，螺杆泵若是右旋的，转子应顺时针旋转，螺杆泵若是左旋的，转子应逆时针旋转。
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