螺桿泵桿式驅(qū)動密封系統(tǒng)
桿式驅(qū)動的螺桿泵密封系統(tǒng)是開采出砂井、氣井或稠油井的經(jīng)濟有效的人工舉升方法。
桿式驅(qū)動的螺桿泵靠地面電機(電機帶動驅(qū)動頭和井中的抽油桿)帶動的驅(qū)動桿運行,新系統(tǒng)必須將螺桿泵井的驅(qū)動頭的底部密封,以控制井液。美國貝克休斯舉升中心研制了兩種有效的用于Lifteq驅(qū)動頭系列的密封方法:轉(zhuǎn)動密封和注射式密封。
轉(zhuǎn)動密封舉升中心提供了防泄漏和有助于監(jiān)控桿式驅(qū)動螺桿泵運行狀況的轉(zhuǎn)動密封部件。新型密封部件是專為環(huán)境敏感地區(qū)研制的。通過冗余密封和漏失孔的油田技術(shù)周期檢查密封是否有效。
一旦密封部件磨損,一打開就有液流從漏失孔流出。這時作業(yè)人員可以應(yīng)用ZUI后的冗余密封量直至預(yù)定的檢泵周期,或者鎖上轉(zhuǎn)動密封部件,用普通密封繩密封,直至下一次檢泵。應(yīng)用新型密封系統(tǒng)避免了計劃外檢泵,計量螺桿泵降低了作業(yè)成本。
注射式密封在作業(yè)期間當(dāng)密封繩被壓扁、驅(qū)動頭仍在運行時,可插入注射式密封部件。為填補壓扁的密封繩,可用壓力槍將半流體狀的密封部件插入到小孔中。新系統(tǒng)縮短了停泵時間,延長了檢泵周期,減少了對環(huán)境的影響。
螺桿泵的分類適用以及選型
螺桿泵屬容積式轉(zhuǎn)子泵,它是由泵內(nèi)螺桿齒形與泵套形成的若干密封腔的位移來吸入和排出液體的。螺桿泵內(nèi)兩個相鄰密封腔間沒有理論泄漏通道的稱為嚴(yán)格密封型螺桿泵,反之為非嚴(yán)格密封型螺桿泵。
椐目前的實際應(yīng)用及有關(guān)資料顯示,螺桿泵的應(yīng)用范圍很廣,它的特點是流量平穩(wěn)、壓力脈動小、有自吸能力、噪聲低、效率高、壽命長、體積小、工作可靠。突出的優(yōu)點是輸送介質(zhì)時不形成渦流、可輸送粘度范圍寬廣的各種介質(zhì),既可以輸送各種粘度的潤滑性或腐蝕性介質(zhì),也可以輸送各種粘度的非牛頓液體,還可以氣液混輸、固液混輸。它廣泛應(yīng)用于海上平臺工程、石油化工、航運、電力、機械液壓系統(tǒng)、食品、造紙、制糖、軍工和污水處理等工業(yè)部門。以德國阿爾維勒公司銷售經(jīng)理的話說:“世界上沒有任何介質(zhì),是螺桿泵所不能輸送的!
說螺桿泵可以輸送任何介質(zhì)。當(dāng)然不是說某一種螺桿泵可輸送所有的介質(zhì),而是根據(jù)介質(zhì)的特性和性能參數(shù)數(shù)要求可以選擇螺桿泵的不同類型。螺桿泵按螺桿數(shù)目通常分為單螺桿泵、雙、三和五螺桿泵,各有優(yōu)點,在推廣應(yīng)用螺桿泵時必須有選擇,只有充分利用其各自的特點,才能更好的實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、增效益或滿足某種特殊要求。
單螺桿泵的泵套是由非金屬彈性材料(通常是橡膠)制做的,內(nèi)孔呈螺旋槽狀,它與一條螺旋狀的金屬螺桿之間形成若干密封腔。金屬螺桿作偏心旋轉(zhuǎn)運動,使密封腔由泵的低壓區(qū)位移至高壓區(qū),完成吸入、排出液體和形成壓力的全過程。除了一般介質(zhì)外,單螺桿泵可以輸送懸浮液及含金屬顆粒、含纖維等的特殊介質(zhì)。在處理污水、泥漿時,常用單螺桿泵,通常工作壓力不高。
傳統(tǒng)的雙螺桿泵屬非嚴(yán)格密封型螺桿泵,由金屬材料制做的泵套內(nèi)有兩個相割的圓柱腔,腔內(nèi)兩條螺桿互相嚙合,相嚙合的螺桿齒形在泵套與螺桿間形成若干密封腔。螺桿作旋轉(zhuǎn)運動時,密封腔由泵的低壓區(qū)位移至高壓區(qū)。有單頭螺旋,也有雙頭螺旋的雙螺桿泵,對于潤滑介質(zhì),如果螺旋升角足夠大,主螺桿可以直接帶動副螺桿。若配上同步齒輪,在理論上兩條螺桿之間可以沒有接觸。傳統(tǒng)雙螺桿泵雖然非嚴(yán)格密封,工作壓力不高,但可以輸送粘度范圍非常寬廣的各種介質(zhì),可以輸送各種粘度的非牛頓液體,還可以氣液混輸、固液混輸。因此,各行業(yè)都對它寄予極大的興趣,特別是石油、化工行業(yè)。
三螺桿泵理論上屬嚴(yán)格密封型螺桿泵。在教科書中,計量螺桿泵通常都將其作為螺桿泵的典型加以介紹。三螺桿泵是由金屬泵套內(nèi)的一條主螺桿帶動兩條從動螺桿組成的。每條螺桿有兩條螺旋線,在泵套與螺桿間形成若干密封腔,螺桿作旋轉(zhuǎn)運動時,密封腔由泵的低壓區(qū)位移至高壓區(qū)。三螺桿泵的ZUI高工作壓力可達30MPa,輸送介質(zhì)為清潔的、無腐蝕性的潤滑油,特殊場合可輸送高粘度、無腐蝕性介質(zhì)(如:油墨、膠液等)。由于三條螺桿1∶3∶5比例的結(jié)構(gòu)尺寸以及其它原因的限制,三螺桿泵輸送的介質(zhì)粘度范圍有限,一般僅限于潤滑介質(zhì)。
五螺桿泵通常是非嚴(yán)格密封型螺桿泵。一條主螺桿帶動四條副螺桿,每條螺桿有兩條螺旋線。由于泵腔的單位過流截面較大,因而介質(zhì)輸送量較大。五螺桿泵的工作壓力通常在0.8MPa以下,常在安裝尺寸受限制的特殊場合(如:艦艇、船舶等)用于輸油泵。
保持螺桿泵抽油高產(chǎn)率的五大做法簡介
保持螺桿泵抽油的高產(chǎn)率的具體做法如下:
1、應(yīng)進行聲波液面測定,確定產(chǎn)液面與泵吸入口的相對深度。若液面高于泵吸入口,那么井不可能以ZUI大產(chǎn)量開采。如果是氣干擾影響產(chǎn)率,則液面高于泵吸入口;若是抽量過大導(dǎo)致低產(chǎn),則液面應(yīng)在泵吸入口處或附近。
2、示功計測定泵充滿系數(shù)百分率,應(yīng)用綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可同時獲得馬達功率和示功數(shù)據(jù)。示功圖的主要用途之一是診斷泵是怎樣運行的和分析井下問題。螺桿泵計量應(yīng)用生產(chǎn)液面測量結(jié)合示功圖可了解井是否以ZUI大產(chǎn)量生產(chǎn)、液柱高度是否高于泵吸入口深度、泵是否不完全充滿和游離氣是否沿套管環(huán)空向上運移。
3、診斷低能效井。診斷的方法是確定抽油系統(tǒng)的總效率,計量螺桿泵而確定總效率只需測量輸入原動機的功率、測定井底生產(chǎn)壓力和精確的生產(chǎn)測試數(shù)據(jù)。一般游梁式抽油系統(tǒng)的總效率應(yīng)為50%左右,若低于此應(yīng)提高其性能。提高總效率的技術(shù)包括保持高容積效率(泵的規(guī)格與井筒注入量匹配、消除氣干擾、用抽空控制器或定時器控制抽油)和換掉過大的電動機。
4、井下氣分離。無效的泵運轉(zhuǎn)常是氣干擾造成的,可通過聲波液面測量和示功圖進行診斷。ZUI好是將泵吸入口置于流體進入層段的下方,若置于上方則應(yīng)使用氣體分離器。若閥座短節(jié)布置于流體進入層段底部以下至少10ft,則在環(huán)空中可發(fā)生有效氣分離,此時套管起分離器外筒的作用。但井的條件常不容許將泵置于流體進入層下方,則考慮用井下氣分離器。常規(guī)的氣分離器由流體進入部分(如射孔短節(jié))、外筒(如底部有堵頭的一節(jié)油管)和泵底部的封液管組成。
5、控制泵排量,可通過調(diào)節(jié)4種參數(shù)進行控制:柱塞尺寸、沖程長度、泵沖數(shù)、每日運轉(zhuǎn)時間。因起出設(shè)備費用大,通常不更換尺寸不合適的泵。ZUI簡單的做法是改變地面設(shè)備的配置,如移動游梁拉桿來改變地面和泵的沖程長度;其次是換掉馬達皮帶輪來控制泵的沖數(shù)。泵容積與井產(chǎn)能的匹配問題可通過改變?nèi)者\轉(zhuǎn)時間來實現(xiàn),以下幾種裝置能用來控制運轉(zhuǎn)時間:空抽控制器、間隔定時器和百分率定時器。空抽控制器若檢測到泵不完全充滿就停泵。定時器控制泵的運轉(zhuǎn)時間,較便宜且操作簡單。停泵的持續(xù)時間應(yīng)短到井底生產(chǎn)壓力上升不超過10%的油層壓力。
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