天津市大港油田第五采油厂 天津市 300280
摘要：随着油田进入高含水期，由于大排量采出液举升的需要及三次采油采出液举升技术的不断发展，电动潜油螺杆泵举升技术具有良好的适应性，具有良好的发展空间以及应用前景。很早以前，美国、苏联、法国和加拿大等国就已开展了电动潜油螺杆泵采油系统的研发工作，目前已经得到了较为广泛的应用，其中，以俄罗斯和加拿大的应用水平较高。工作转速一般小于800r/min，最大泵挂深度已超过1500m，最大排量250m3/d以上，一般泵检修周期为1～1.5年。目前，国内也有一些生产厂家开展了潜油螺杆泵方面的研究工作，并在胜利、辽河、大港等油田得到了一定程度的应用，但是由于材料、技术、价格等方面的原因，应用规模及水平与国外相比还有一定的差距。
关键词：电动潜油螺杆泵；技术；特点
1工作原理及组成结构
利用潜油电缆将电力传送井下潜油电机，由电机直接驱动螺杆泵，将井液经过螺杆泵增压后举升到地面。整机包括控制系统、浅油永磁同步电机、保护器、联轴器、螺杆泵、浅油电缆以及电泵井口等组成。
图2
3电动潜油螺杆泵系统的特点
电动潜油螺杆泵由于其结构的独特性除具有潜油电泵和地面螺杆泵的优点外，还有以下特点：在注聚合物及稠油油井开采中，效率比潜油电泵总机高1倍以上；与潜油电泵相比，相同规格的机组制造成本可降低20%～30%；与潜油电泵相比，采液排量范围更大，最小系列的机组，排量为5m3/d，并具有大排量泵同样高的效率，这是潜油电泵无法实现的；可通过投捞的方式，在不动管柱的情况下换泵，这不仅可以大幅度延长机组免修期，而且可以通过投捞更换泵型，实现调整排量，这也是潜油电泵无法做到的；与地面驱动螺杆泵相比，泵的初始扭矩小，机械效率高；与地面驱动螺杆泵相比，无需清防蜡，提高油井生产效率并省去清防蜡费用支出；与地面驱动螺杆泵相比，适用于斜井、水平井及海上采油；与地面驱动螺杆泵相比，免除了杆柱断脱等故障，同时省去了扭矩锚、扶正器等井下工具，减少了油井作业工作量。
4技术分析
电动潜油螺杆泵的关键技术在于如何使潜油电动机和潜油螺杆泵，通过各传动部件及其响应的保护装置，达到相互匹配、相互协调一致的目的，并能实现相对较高的功率传递效率，传递平稳，整个电动潜油螺杆泵机组具有检泵周期长，泵效高的预期。由于潜油螺杆泵是举升系统的主要部分，其结构的选择也是提高整个电动潜油螺杆泵机组的检泵周期的重要手段。
螺杆泵结构的选择潜油螺杆泵在稳定工作时，转子所承受的轴向力主要来自于密封腔室中的介质在衬套中的移动而产生的轴向力，螺杆表面和定子表面相对滑动时产生的反作用力以及由泵排出端和吸入端的压差所产生的轴向力三部分组成。由于潜油螺杆泵承受的轴向力比较大，因此，合理布置螺杆泵是非常重要的。目前，现有的潜油螺杆泵系统有单螺杆泵和双螺杆泵两种。单螺杆泵具有结构简单，成本较低的特点，但是，由于轴向力全部作用在螺杆泵上容易造成泵下部推力轴承损坏。双螺杆泵结构采用正旋和反旋两种螺杆泵配合使用，由于两个螺杆泵的相互作用可以比较好的平衡系统所承受的轴向力。但是，由于这种双螺杆泵结构复杂，加工复杂且成本比较高，油井现场施工时也比较复杂。另外，由于双螺杆泵结构的扭矩比较大，因此，必须选择大功率的潜油电动机，电动机的长度也比较长。综合考虑两种结构的优缺点，本文认为单螺杆泵的结构会比较容易实现的。
螺杆泵工作转速的选择螺杆泵只有运转在合理的转速范围内，才能使整个系统保持高效的举升。潜油螺杆泵系统有两种运转模式：一种是高转速的，通过对潜油电动机的技术改进把电动机的转速由3000r/min降低到1500r/min左右；另一种是低转速的，通过采用普通潜油电动机和减速器配合使螺杆泵的运行转速降低到800r/min左右。通过试验对比分析（见下表）这两种结构的优缺点，认为采用普通潜油电动机和减速器配合可以使整个系统运转平稳，提高潜油螺杆泵的使用寿命。
5存在问题
系统的常见故障如下：联轴体内的推力偏心轴承破碎；联轴体内的密封件密封功能失效，导致原油中的砂粒下泄、堆积，使减速器不能正常运转；减速器内的齿轮断齿或由于胶合磨损而失效；减速器内行星架上的滚针轴承破裂；联轴体内的主轴与滑动轴承干摩擦导致滑动轴承或主轴表面严重烧伤，运转不正常；皮囊保护器皮囊破碎；联轴体推力轴承以下部位的润滑油蒸发或泄漏，导致一些零件干摩擦。
6结语
电动潜油螺杆泵作为一种新型的无杆采油系统，由于效率高，能耗低，易于实现自动化管理，安装方便，在油田开发中具有较高的使用价值。由于潜油螺杆泵轴向力的影响，选择单螺杆泵的结构比双螺杆泵的结构更容易实现。由于采用普通潜油电动机和减速器的结构，潜油螺杆泵中轴承的失效是今后需要解决的重大问题。
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作者简介：高欣（1977.12），女，天津大港人，毕业于中国石油大学石油工程专业，单位：天津市大港油田第五采油厂，研究方向：采油工艺。
论文作者:高欣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
标签：螺杆泵论文; 结构论文; 电动机论文; 减速器论文; 系统论文; 转速论文; 轴承论文; 《防护工程》2018年第32期论文;