大流量抽油泵自動開關裝置

① 什麼是泵，如何分類的，主要用在哪裡

泵的分類
按工作原理分：
1.容積式泵
靠工作部件的運動造成工作容積周期性地增大和縮小而吸排液體，並靠工作部件的擠壓而直接使液體的壓力能增加。
根據運動部件運動方式的不同又分為：往復泵和回轉泵兩類。
根據運動部件結構不同，有：活塞泵和柱塞泵;有齒輪泵、螺桿泵、葉片泵和水環泵。
2.葉輪式泵
葉輪式泵是靠葉輪帶動液體高速回轉而把機械能傳遞給所輸送的液體。
根據泵的葉輪和流道結構特點的不同可分為：
1）離心泵
2）軸流泵
3）混流泵
4）旋渦泵。
3.噴射式泵
是靠工作流體產生的高速射流引射流體，然後再通過動量交換而使被引射流體的能量增加。
4.泵的其它分類
泵還可以按泵軸位置分為:
1)立式泵
2)卧式泵
按吸口數目分為:
1)單吸泵 (single suction pump)
2)雙吸泵 (double suction pump)
按驅動泵的原動機來分:
1)電動泵
2)汽輪機泵
3)柴油機泵
[其他詳細拓展]
泵
pump
泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送液體包括水、油、酸鹼液、乳化液、懸乳液和液態金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
廣義上的泵是輸送流體或使其增壓的機械，包括某些輸送氣體的機械。泵把原動機的機械能或其他能源的能量傳給液體，使液體的能量增加。
水的提升對於人類生活和生產都十分重要。古代已有各種提水器具，如埃及的鏈泵（前17世紀）、中國的桔槔（前17世紀）、轆轤（前11世紀）、水車（公元1世紀） ，以及公元前3世紀古希臘阿基米德發明的螺旋桿等。公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏斯發明了最原始的活塞泵滅火泵。早在1588年就有了關於4葉片滑片泵的記載， 以後陸續出現了其他各種回轉泵 。1689年，法國的D.帕潘發明了4葉片葉輪的蝸殼離心泵。1818年 ，美國出現了具有徑向直葉片 、半開式雙吸葉輪和蝸殼的離心泵。1840～1850年，美國的H.R.沃辛頓發明了泵缸和蒸汽缸對置的蒸汽直接作用的活塞泵，標志著現代活塞泵的形成。1851～1875年，帶有導葉的多級離心泵相繼發明，使發展高揚程離心泵成為可能。隨後，各種泵相繼問世。隨著各種先進技術的應用，泵的效率逐步提高，性能范圍和應用也日漸擴大。
泵的種類繁多，按工作原理可分為：①動力式泵，又叫葉輪式泵或葉片式泵，依靠旋轉的葉輪對液體的動力作用，把能量連續地傳遞給液體，使液體的動能（為主）和壓力能增加，隨後通過壓出室將動能轉換為壓力能，又可分為離心泵、軸流泵、部分流泵和旋渦泵等。②容積式泵，依靠包容液體的密封工作空間容積的周期性變化，把能量周期性地傳遞給液體，使液體的壓力增加至將液體強行排出，根據工作元件的運動形式又可分為往復泵和回轉泵。③其他類型的泵，以其他形式傳遞能量。如射流泵依靠高速噴射的工作流體將需輸送的流體吸入泵後混合，進行動量交換以傳遞能量；水錘泵利用制動時流動中的部分水被升到一定高度傳遞能量 ；電磁泵是使通電的液態金屬在電磁力作用下產生流動而實現輸送。另外，泵也可按輸送液體的性質、驅動方法、結構、用途等進行分類。
水的提升對於人類生活和生產都十分重要。古代就已有各種提水器具，例如埃及的鏈泵(公元前17世紀)，中國的桔槔(公元前17世紀)、轆轤(公元前11世紀)和水車(公元1世紀)。比較著名的還有公元前三世紀，阿基米德發明的螺旋桿，可以平穩連續地將水提至幾米高處，其原理仍為現代螺桿泵所利用。
公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏斯發明的滅火泵是一種最原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出現了蒸汽機之後才得到迅速發展。
1840～1850年，美國沃辛頓發明泵缸和蒸汽缸對置的，蒸汽直接作用的活塞泵，標志著現代活塞泵的形成。19世紀是活塞泵發展的高潮時期，當時已用於水壓機等多種機械中。然而隨著需水量的劇增，從20世紀20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉泵所代替。但是在高壓小流量領域往復泵仍佔有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨具優點，應用日益增多。
回轉泵的出現與工業上對液體輸送的要求日益多樣化有關。早在1588年就有了關於四葉片滑片泵的記載，以後陸續出現了其他各種回轉泵，但直到19世紀回轉泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點。20世紀初，人們解決了轉子潤滑和密封等問題，並採用高速電動機驅動，適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉泵才得到迅速發展。回轉泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其他各類泵所不及。
利用離心力輸水的想法最早出現在列奧納多·達芬奇所作的草圖中。1689年，法國物理學家帕潘發明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近於現代離心泵的，則是1818年在美國出現的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851～1875年，帶有導葉的多級離心泵相繼被發明，使得發展高揚程離心泵成為可能。
盡管早在1754年，瑞士數學家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離心泵設計的理論基礎，但直到19世紀末，高速電動機的發明使離心泵獲得理想動力源之後，它的優越性才得以充分發揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學者的理論研究和實踐的基礎上，離心泵的效率大大提高，它的性能范圍和使用領域也日益擴大，已成為現代應用最廣、產量最大的泵。
泵通常按工作原理分容積式泵、動力式泵和其他類型泵，如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵。泵除按工作原理分類外，還可按其他方法分類和命名。例如，按驅動方法可分為電動泵和水輪泵等；按結構可分為單級泵和多級泵；按用途可分為鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送液體的性質可分為水泵、油泵和泥漿泵等。
容積式泵是依靠工作元件在泵缸內作往復或回轉運動，使工作容積交替地增大和縮小，以實現液體的吸入和排出。工作元件作往復運動的容積式泵稱為往復泵，作回轉運動的稱為回轉泵。前者的吸入和排出過程在同一泵缸內交替進行，並由吸入閥和排出閥加以控制；後者則是通過齒輪、螺桿、葉形轉子或滑片等工作元件的旋轉作用，迫使液體從吸入側轉移到排出側。
容積式泵在一定轉速或往復次數下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變；往復泵的流量和壓力有較大脈動，需要採取相應的消減脈動措施；回轉泵一般無脈動或只有小的脈動；具有自吸能力，泵啟動後即能抽除管路中的空氣吸入液體；啟動泵時必須將排出管路閥門完全打開；往復泵適用於高壓力和小流量；回轉泵適用於中小流量和較高壓力；往復泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物。總的來說，容積泵的效率高於動力式泵。
動力式泵靠快速旋轉的葉輪對液體的作用力，將機械能傳遞給液體,使其動能和壓力能增加，然後再通過泵缸，將大部分動能轉換為壓力能而實現輸送。動力式泵又稱葉輪式泵或葉片式泵。離心泵是最常見的動力式泵。
動力式泵在一定轉速下產生的揚程有一限定值,揚程隨流量而改變；工作穩定，輸送連續，流量和壓力無脈動；一般無自吸能力，需要將泵先灌滿液體或將管路抽成真空後才能開始工作 ；適用性能范圍廣；適宜輸送粘度很小的清潔液體，特殊設計的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物。動力式泵主要用於給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動和船舶噴射推進等。
其他類型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類泵。例如射流泵是依靠高速噴射出的工作流體 ，將需要輸送的流體吸入泵內，並通過兩種流體混合進行動量交換來傳遞能量；水錘泵是利用流動中的水被突然制動時產生的能量，使其中的一部分水壓升到一定高度；電磁泵是使通電的液態金屬在電磁力作用下 ，產生流動而實現輸送；氣體升液泵通過導管將壓縮空氣或其他壓縮氣體送至液體的最底層處，使之形成較液體輕的氣液混合流體，再借管外液體的壓力將混合流體壓升上來。
泵的性能參數主要有流量和揚程，此外還有軸功率、轉速和必需汽蝕裕量。流量是指單位時間內通過泵出口輸出的液體量，一般採用體積流量；揚程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量 ，對於容積式泵，能量增量主要體現在壓力能增加上，所以通常以壓力增量代替揚程來表示。泵的效率不是一個獨立性能參數，它可以由別的性能參數例如流量、揚程和軸功率按公式計算求得。反之，已知流量、揚程和效率，也可求出軸功率。
泵的各個性能參數之間存在著一定的相互依賴變化關系，可以通過對泵進行試驗，分別測得和算出參數值，並畫成曲線來表示，這些曲線稱為泵的特性曲線。每一台泵都有特定的特性曲線，由泵製造廠提供。通常在工廠給出的特性曲線上還標明推薦使用的性能區段，稱為該泵的工作范圍。
泵的實際工作點由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點來確定。選擇和使用泵，應使泵的工作點落在工作范圍內，以保證運轉經濟性和安全。此外，同一台泵輸送粘度不同的液體時，其特性曲線也會改變。通常，泵製造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時的特性曲線。對於動力式泵，隨著液體粘度增大，揚程和效率降低，軸功率增大，所以工業上有時將粘度大的液體加熱使粘性變小，以提高輸送效率。
特點和應用 動力式泵和容積式泵除了原理上有所不同以外，在工作特性和應用上也有較大的差異。
動力式泵的主要特點是：①一定的泵在一定轉速下所產生的揚程有一限定值。工作點流量和軸功率取決於與泵連接的裝置系統的情況(位差、壓力差和管路損失)。揚程隨流量而改變（圖2）。②工作穩定，輸送連續,流量和壓力無脈動。③一般無自吸能力,需要將泵先灌滿液體或將管路抽成真空後才能開始工作。④離心泵在排出管路閥門關閉狀態下啟動，旋渦泵和軸流泵在閥門全開狀態下啟動，以減少啟動功率。⑤離心泵適合於用高速電動機和汽輪機等直接驅動,結構簡單,製造成本低，維修方便。⑥適用性能范圍廣，離心泵的流量可以從幾到幾十萬米3/時，揚程可以從數米到數千米；軸流泵一般適用於大流量和低揚程（20米以下）。離心泵和軸流泵的效率一般在80％以下，高的可達90％。⑦適宜輸送粘度很小的清潔液體（例如清水），特殊設計的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物。動力式泵主要用於給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動和船舶噴射推進等。
容積式泵的主要特點是：①一定的泵在一定轉速或往復次數下的流量是一定的，幾乎不隨壓力而變。工作點壓力和軸功率取決於與泵連接的裝置系統的情況，因此當泵在排出管路不通（相當於系統阻力無限大）的情況下運轉時，其壓力和軸功率會增大到使泵或原動機破壞，所以必須設置安全閥來保護泵（蒸汽直接作用或壓縮空氣驅動的泵例外）。②往復泵的流量和壓力有較大脈動，需要採取相應的消減脈動措施；回轉泵一般無脈動或只有小的脈動。③具有自吸能力，泵啟動後即能抽除管路中的空氣吸入液體。④啟動泵時必須將排出管路閥門完全打開。⑤往復泵是低速機械，尺寸大，製造和安裝費用也大；回轉泵轉速較高，可達3000轉／分。⑥往復泵適用於高壓力(有高達350兆帕的)和小流量（100米3／時以下）；回轉泵適用於中小流量（400米3／時以下）和較高壓力（35兆帕以下）。總的來說，容積泵的效率高於動力式泵，而且效率曲線的高效區較寬。往復泵的效率一般為70～85％，高的可達90％以上。⑦往復泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物，有的泵如隔膜泵可輸送泥漿、污水等，主要用於給水、提供高壓液源和計量輸送等。回轉泵適宜輸送有潤滑性的清潔的液體和液氣混合物，特別是粘度大的液體，主要用於油品、食品液體的輸送和液壓傳動方面。
離心泵的工作原理
葉輪安裝在泵殼內，並緊固在泵軸3上，泵軸由電機直接帶動。泵殼中央有一液體吸入4與吸入管5連接。液體經底閥6和吸入管進入泵內。泵殼上的液體排出口8與排出管9連接。
在泵啟動前，泵殼內灌滿被輸送的液體；啟動後，啟動後，葉輪由軸帶動高速轉動，葉片間的液體也必須隨著轉動。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣並獲得能量，以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由於流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉變為靜壓能，最後以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由於貯槽液面上方的壓力大於泵入口處的壓力，液體便被連續壓入葉輪中。可見，只要葉輪不斷地轉動，液體便會不斷地被吸入和排出。
編輯本段污水泵結構
葉輪、壓水室、是污水泵的兩大核心部件。葉輪的結構分為四大類：葉片式（開式、閉式）、旋流式、流道式、（包括單流道和雙流道）螺旋離心式四種。其性能的優劣，也就代表泵性能的優劣，污水泵的抗堵塞性能，效率的高低，以及汽蝕性能，抗磨蝕性能主要是由葉泵和壓水室兩大部件來保證。
編輯本段泵主要運用的領域
從泵的性能范圍看，巨型泵的流量每小時可達幾十萬立方米以上，而微型泵的流量每小時則在幾十毫升以下；泵的壓力可從常壓到高達19.61Mpa(200kgf/cm2)以上；被輸送液體的溫度最低達-200攝氏度以下，最高可達800攝氏度以上。泵輸送液體的種類繁多，諸如輸送水（清水、污水等）、油液、酸鹼液、懸浮液、和液態金屬等。
在化工和石油部門的生產中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料製成半成品和成品，需要經過復雜的工藝過程，泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學反應的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來調節溫度。
在農業生產中，泵是主要的排灌機械。我國農村幅原廣闊，每年農村都需要大量的泵，一般來說農用泵占泵總產量一半以上。
在礦業和冶金工業中，泵也是使用最多的設備。礦井需要用泵排水，在選礦、冶煉和軋制過程中，需用泵來供水先等。
在電力部門，核電站需要核主泵、二級泵、三級泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環水泵和灰渣泵等。
在國防建設中，飛機襟翼、尾舵和起落架的調節、軍艦和坦克炮塔的轉動、潛艇的沉浮等都需要用泵。高壓和有放射性的液體，有的還要求泵無任何泄漏等。
在船舶製造工業中，每艘遠洋輪上所用的泵一般在百台以上，其類型也是各式各樣的。其它如城市的給排水、蒸汽機車的用水、機床中的潤滑和冷卻、紡織工業中輸送漂液和染料、造紙工業中輸送紙漿，以及食品工業中輸送牛奶和糖類食品等，都需要有大量的泵。
總之，無論是飛機、火箭、坦克、潛艇、還是鑽井、采礦、火車、船舶，或者是日常的生活，到處都需要用泵，到處都有泵在運行。正是這樣，所以把泵列為通用機械，它是機械工業中的一類生要產品。
設計院在設計裝置設備時，要確定泵的用途和性能並選擇泵型。這種選擇首先得從選擇泵的種類和形式開始，那麼以什麼原則來選泵呢？依據又是什麼？
一 、了解泵選型原則
1、使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚程、壓力、溫度、汽蝕流量、吸程等工藝參數的要求。
2、必須滿足介質特性的要求。
對輸送易燃、易爆有毒或貴重介質的泵，要求軸封可靠或採用無泄漏泵，如磁力驅動泵、隔膜泵、屏蔽泵
對輸送腐蝕性介質的泵，要求對流部件採用耐腐蝕性材料，如AFB不銹鋼耐腐蝕泵，CQF工程塑料磁力驅動泵。
對輸送含固體顆粒介質的泵，要求對流部件採用耐磨材料，必要時軸封用採用清潔液體沖洗。
3、機械方面可靠性高、雜訊低、振動小。
4、經濟上要綜合考慮到設備費、運轉費、維修費和管理費的總成本最低。
5、離心泵具有轉速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結構簡單、輸液無脈動、性能平穩、容易操作和維修方便等特點。
因此除以下情況外，應盡可能選用離心泵：
a、有計量要求時，選用計量泵。
b、揚程要求很高，流量很小且無合適小流量高揚程離心泵可選用時，可選用往復泵，如汽蝕要求不高時也可選用旋渦泵。
c、揚程很低,流量很大時,可選用軸流泵和混流泵。
d、介質粘度較大(大於650~1000mm2/s)時，可考慮選用轉子泵或往復泵(齒輪泵、螺桿泵)。
e、介質含氣量75%，流量較小且粘度小於37.4mm2/s時，可選用旋渦泵。
f、對啟動頻繁或灌泵不便的場合，應選用具有自吸性能的泵，如自吸式離心泵、自吸式旋渦泵、氣動(電動)隔膜泵。
二、知道泵選型的基本依據
泵選型依據，應根據工藝流程，給排水要求，從五個方面加以考慮，既液體輸送量、裝置揚程、液體性質、管路布置以及操作運轉條件等。
1、流量是選泵的重要性能數據之一，它直接關繫到整個裝置的的生產能力和輸送能力。如設計院工藝設計中能算出泵正常、最小、最大三種流量。選擇泵時，以最大流量為依據，兼顧正常流量，在沒有最大流量時，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。
2、裝置系統所需的揚程是選泵的又一重要性能數據，一般要用放大5%—10%餘量後揚程來選型。
3、液體性質，包括液體介質名稱，物理性質，化學性質和其它性質，物理性質有溫度c密度d，粘度u，介質中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統的揚程，有效氣蝕餘量計算和合適泵的類型：化學性質，主要指液體介質的化學腐蝕性和毒性，是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據。
4、 裝置系統的管路布置條件指的是送液高度送液距離送液走向，吸如側最低液面，排出側最高液面等一些數據和管道規格及其長度、材料、管件規格、數量等，以便進行系梳揚程計算和汽蝕餘量的校核。
5、 操作條件的內容很多，如液體的操作T飽和蒸汽力P、吸入側壓力PS（絕對）、排出側容器壓力PZ、海拔高度、環境溫度操作是間隙的還是連續的、泵的位置是固定的還是可移的。
三、選泵的具體操作
根據泵選型原則和選型基本條件，具體操作如下：
1、根據裝置的布置、地形條件、水位條件、運轉條件，確定選擇卧式、立式和其它型式(管道式、潛水式、液下式、無堵塞式、自吸式、齒輪式等)的泵。
2、根據液體介質性質，確定清水泵，熱水泵還是油泵、化工泵或耐腐蝕泵或雜質泵，或者採用無堵塞泵。安裝在爆炸區域的泵，應根據爆炸區域等級，採用相應的防爆電動機。
3、根據流量大小，確定選單吸泵還是雙吸泵；根據揚程高低，選單級泵還是多級泵，高轉速泵還是低轉速泵(空調泵)、多級泵效率比單級泵低，如選單級泵和多級泵同樣都能用時，首先選用單級泵。
4、確定泵的具體型號
確定選用什麼系列的泵後，就可按最大流量，(在沒有最大流量時，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量)，取放大5%—10%餘量後的揚程這兩個性能的主要參數，在型譜圖或者系列特性曲線上確定具體型號。操作如下：
利用泵特性曲線，在橫坐標上找到所需流量值，在縱坐標上找到所需揚程值，從兩值分別向上和向右引垂線或水平線，兩線交點正好落在特性曲線上，則該泵就是要選的泵，但是這種理想情況一般很少，通常會碰上下列兩種情況：
第一種：交點在特性曲線上方，這說明流量滿足要求，但揚程不夠，此時，若揚程相差不多，或相差5%左右，仍可選用，若揚程相差很多，則選揚程較大的泵。或設法減小管路阻力損失。
第二種：交點在特性曲線下方，在泵特性曲線扇狀梯形范圍內 ，就初步定下此型號，然後根據揚程相差多少，來決定是否切割葉輪直徑，
若揚程相差很小，就不切割，若揚程相差很大，就按所需Q、H、，根據其ns和切割公式，切割葉輪直徑，若交點不落在扇狀梯形范圍內，應選揚程較小的泵。選泵時，有時須考慮生產工藝要求，選用不同形狀Q-H特性曲線。
5、泵型號確定後，對水泵或輸送介質的物理化學介質近似水的泵，需再到有關產品目錄或樣本上，根據該型號性能表或性能曲線進行校改，看正常工作點是否落在該泵優先工作區？有效NPSH是否大於（NPSH）。也可反過來以NPSH校改幾何安裝高度？
6、對於輸送粘度大於20mm2/s的液體泵（或密度大於1000kg/m3），一定要把以水實驗泵特性曲線換算成該粘度（或者該密度下）的性能曲線，特別要對吸入性能和輸入功率進行認真計算或較核。
7、確定泵的台數和備用率：
a、對正常運轉的泵，一般只用一台，因為一台大泵與並聯工作的兩台小泵相當，（指揚程、流量相同），大泵效率高於小泵，故從節能角度講寧可選一台大泵，而不用兩台小泵，但遇有下列情況時，可考慮兩台泵並聯合作：流量很大，一台泵達不到此流量。
b、對於需要有50%的備用率大型泵，可改兩台較小的泵工作，兩台備用（共三台）
c、對某些大型泵，可選用70%流量要求的泵並聯操作，不用備用泵，在一台泵檢修時，另一台泵仍然承擔 生產上70%的輸送。
d、對需24小時連續不停運轉的泵，應備用三台泵，一台運轉，一台備用，一台維修。
8、一般情況下，客戶可提交其「選泵的基本條件」，由我司給予選型或者推薦更好的泵產品。如果設計院在設計裝置設備時，對泵的型號已經確定，按設計院要求配置。

② 【採油】地面驅螺桿泵原理及使用方法

螺桿泵作為一種機械採油設備，具有其他抽油設備所不能代替的優越性。它主要適用於稠油、含砂、高含氣井的開采，具有體積小、安裝方便、無污染、能耗低等易於推廣的重要特徵。

近幾年來，隨著高黏度原油的開采和三次採油的發展，螺桿泵得到了較大規模的應用，隨之螺桿泵井的作業工作量也不斷地增加，作業技術也在不斷地發展。

一、螺桿泵採油系統組成

按螺桿泵的基本結構形式分為單筒式和串聯式，按驅動方式可分為地面驅動和井下驅動兩類。地面驅動螺桿泵主要有皮帶傳動和直接傳動兩種形式；井下驅動螺桿泵可分為電驅動和液壓驅動兩種形式。目前油田廣泛採用的是地面驅動井下彈螺桿泵採油系統。

地面驅動井下單螺桿泵主要由電控部分、地面驅動部分、井下螺桿泵、配套工具四部分組成，如圖1-1所示。

圖1-1 地面驅動井下單螺桿泵採油示意圖

1-電控箱；2-電動機；3-皮帶；4-方卡子；5-平衡塊；6-壓力表；7-抽油桿；8-油管；9-扶正器；10-動液面；11-螺桿泵；12-套管；13-防轉錨；14-篩管；15-絲堵；16-油層

（一）電控部分

電控箱是螺桿泵井的控制部分，控制電動機的啟、停；記錄螺桿泵井正常生產時的電流、累計運行時間等；有過載、欠載自動保護功能。

（二）地面驅動部分

地面驅動裝置是螺桿泵採油系統的主要地面設備，是把動力傳遞給井下泵轉子，實現抽汲原油的機械裝置。機械傳動的驅動裝置主要由減速箱、電動機、密封盒、方卡子等組成。

（三）井下螺桿泵

1、地面驅動單螺桿泵的結構

它主要由定子、轉子、限位接頭等組成。定子是由優質鋼殼體內注壓橡膠而成，橡膠套內為雙線或多線螺旋表面；轉子為高強度鋼加工而成的單頭或多頭螺旋表面，經鍍硬洛後與定子橡膠內表面嚙合，形成密封腔。定子隨油管下井並錨定，轉子上接抽油桿。

2、地面驅動井下單螺桿泵的工作原理

電動機及驅動裝置使抽油桿產生順時針方向旋轉，抽油桿帶動井下螺桿泵的轉子在定子襯套內做行星運動；轉子運動時，吸油密封腔沿軸向由吸油端上移，同時形成新的密封腔，其中被吸入的液體隨著密封腔的上移由吸入端移至排出端，密封腔的不斷形成、上移和消失，起到了泵的作用，將油、砂、水、氣一起舉升到地面。

（四）配套工具

（1）專用井口：起到保護光桿和密封井口的作用。

（2）光桿：用於井口密封。

（3）抽油桿扶正器：避免或減緩了抽油桿與油井的磨損。

（4）油管扶正器：可減小油管柱振動和磨損。

（5）抽油桿防倒轉裝置：防止抽油桿反轉而倒扣。

（6）油管防脫裝置：錨定泵和油管，防止油管脫落。

（7）防蠟器：延緩原油中石蠟和膠質在油管內壁的沉積速度。

（8）防抽空裝置：地層供液不足會造成螺桿泵損壞，安裝井口流量式或壓力式防抽空裝置可有效地避免此現象的發生。

（9）篩管：過濾油層流體。

二、單螺桿泵的型號及基本參數

（一）單螺桿泵的型號表示方法

標記示例：

GLB120-14為公稱排量為120mL/r，總級數為14級，抽油桿轉動的單筒式單螺桿抽油泵型號。

（二）單螺桿泵的基本參數

單螺桿泵的基本參數見表2-1。

表2-1 單螺桿泵的基本參數

三、螺桿泵採油系統的特點

螺桿泵是一種容積式泵，其運動部件少，沒有閥件和復雜的流道，油流擾動小，排量均勻，由於缸體轉子在定子橡膠襯套內表面運動帶有滾動和滑動的性質，使油液中砂粒不易沉積，同時轉子和定子間容積均勻變化而產生的抽汲、推擠作用使油氣混輸效果較好，在開采高黏度、高含砂和含氣較大的原油中，同其他採油方式相比具有獨特的特點。

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③ 水泵一般有哪些故障，如何維修

一、無法啟動

故障維修：首先應檢查電源供電情況，接頭連接是否牢靠；開關接觸是否緊密；保險絲是否熔斷；三相供電的是否缺相等。如有斷路、接觸不良、保險絲熔斷、缺相，應查明原因並及時進行修復。其次檢查是否是水泵自身的機械故障。

二、水泵發熱

故障維修：更換軸承；拆除後蓋，在托架與軸承座之間加裝墊片；調查泵軸或調整兩軸的同心度；適當調松膠帶緊度；加註干凈的黃油，黃油占軸承內空隙的60%左右；清除平衡孔內的堵塞物。

三、吸不上水

故障維修：先把水壓上來，再將泵體注滿水，然後開機。同時檢查逆止閥是否嚴密，管路、接頭有無漏氣現象，如發現漏氣，拆卸後在接頭處塗上潤滑油或調合漆，並擰緊螺絲。檢查水泵軸的油封環，如磨損嚴重應更換新件。管路漏水或漏氣。

若滲漏不嚴重,可在漏氣或漏水的地方塗抹水泥,或塗用瀝青油拌和的水泥漿。臨時性的修理可塗些濕泥或軟肥皂。若在接頭處漏水,則可用扳手擰緊螺帽,如漏水嚴重則必須重新拆裝，更換有裂紋的管子；降低揚程，將水泵的管口壓入水下0.5m。

四、劇烈震動

故障維修：可分別採取調整、修理、加固、校直、更換等辦法處理。

五、電動機過熱

故障維修：應設法改善其工作環境。如搭棚遮陽等。 注意： 因電方面的原因發生故障，應請獲得專業資格證書的電工維修，一知半解的人不可盲目維修，防止人身傷害事故的發生。

(3)大流量抽油泵自動開關裝置擴展閱讀：

水泵常見故障排除技巧,更重要要掌握水泵的故障排除技巧，則必須知道水泵的工作原理，泵的結構構造，及必要的操作技能與機械維修常識，有了這些知識，就能根據泵不正常情況而能快速確定故障所在。水泵故障排除與處理技巧方法具體有：

1、泵卡住

處理方法：用手盤動聯軸器檢查，必要時解體檢查，消除動靜部分故障。

2、泵不排液，泵轉向不對

處理方法：重新灌泵，檢查旋轉方向。

3、吸入大量氣體

處理方法：檢查吸入口有否旋渦，淹沒深度是否太淺。

4、沖洗、冷卻不良

處理方法：檢查沖洗冷卻循環管。

④ 排采設備優選措施

(一)自潔式抽油泵

在煤層氣排采中,因排採的水中含有大量煤粉,在普通抽油泵中,煤粉易沉積在固定閥周圍,並黏附在閥球、閥座上。抽油泵工作達到一定時間後固定閥失效,導致停抽檢泵。停抽後,固定閥被煤粉掩埋更加嚴重,導致抽油機無法啟動。

針對韓城區塊煤層氣生產問題,對普通抽油泵進行了改進,改進後的自潔式抽油泵能夠對沉積在固定閥周圍的煤粉進行自行沖洗,延長抽油泵在煤層氣井開發中的使用周期。

靜止的液體受到水流的沖擊時,其內部的沉積物會獲得能量而運動,並懸浮在液體中,隨水流一起運動。自潔式抽油泵就是利用液流對沉積在固定閥周圍的煤粉等(固體顆粒物質)進行沖刷,使其懸浮在液體中,通過抽油泵的吸液、排液過程將煤粉排出抽油泵,實現自潔的功能,防止固定閥因煤粉黏附、掩埋失效,實現煤層氣井的連續與穩定生產。自潔式抽油泵主要適合於含煤粉的煤層氣井和含砂的油井。

自潔式抽油泵主要由泵筒總成、柱塞總成、泵筒加長管、導流筒、出液閥和進液閥總成六部分組成,如圖7-27所示。泵筒總成、泵筒加長管、導流筒和進液閥總成隨排采管柱一起下到井筒中的設計深度,柱塞總成和出液閥總成隨抽油桿下入排采管柱中。其中導流筒是自潔式抽油泵的主要部件,由圓鋼經車床、銑床加工而成。初始方案考慮煤粉的通過率,但由於導流孔面積過大,排砂能力不足,井液含砂量過大,經過現場應用效果不明顯。針對以上問題進行以下改進方案:考慮在不影響煤粉等通過的情況下,縮短導流筒長度,減小過流面積,使其與閥座過流面積比約為1.6,使液流能夠更充分的對沉積的煤粉進行沖刷(熊先鉞,2014)。

自潔式抽油泵工作原理如圖7-28、圖7-29所示。上沖程時,柱塞上行,柱塞下腔體積變大,下腔壓力變小。在壓差作用下固定凡爾開啟,上、下游動凡爾關閉,地層流體進入泵筒。地層流體從固定凡爾進入泵筒後使泵筒逐漸充滿地層流體,直至上沖程結束。在此過程中,地層流體通過固定凡爾導流裝置對沉積在泵筒底部的泥砂、煤粉等顆粒進行沖刷,使泥砂、煤粉等顆粒隨地層流體排出泵筒。下沖程時,柱塞下行,柱塞下腔體積變小,下腔壓力變大。在壓差作用下固定凡爾關閉,上、下游動凡爾打開,地層流體通過游動凡爾進入泵筒上部的油管,直至下沖程結束,完成一個抽汲過程。

圖7-27 自潔式抽油泵的結構示意圖

1—泵筒總成;2—柱塞總成;3—出液閥總成;4—泵筒加長管;5—導流筒;6—進液閥總成

圖7-28 上沖程示意圖

圖7-29 下沖程示意圖

通過上述結構設計和工作原理,自潔式抽油泵可實現的功能有:在抽汲過程中,固定凡爾導流裝置對從固定凡爾總成進入泵筒的地層流體流向進行引導,使地層流體對沉積在抽油泵底部的泥砂、煤粉等顆粒進行沖刷清洗,並通過地層流體將固體顆粒排出泵筒,起到自潔功效。在泵筒下部增加了泵筒加長管,其內徑略大於泵筒內徑,柱塞在運動到下死點時能越出泵筒一定長度,這樣可以把泵筒內的積砂帶出泵筒,起到保護泵筒工作面的作用,防止發生卡泵現象。柱塞具有刮砂槽,可以將進入柱塞和泵筒間隙的煤粉、砂粒等固體顆粒刮進刮砂槽,在柱塞上、下運動過程中帶出泵筒,降低泵筒磨損,延長泵筒的使用壽命(熊先鉞,2014a)。

(二)射流泵

1.射流泵工作原理

射流泵排采工藝技術是以高壓水為動力液驅動井下排水采氣裝置工作,以動力液和產出液之間的能量轉換達到排水采氣的目的。在產出液的舉升過程中,液體在生產管柱內任意截面的流速均大於保證煤粉上升的最低液流速度,從而能保證煤粉隨流體一起順利排出。排水采氣裝置的吸入口下至煤層下部,保證煤粉不埋煤層。

高壓水(動力液)由動力液罐通過井口進入動力液管線,沿動力液管線到達井下泵體,並驅動井下排水采氣裝置工作,產出液和動力液的混合液通過動力液管和混合液管組成的環形空間到達井口進入動力液罐(圖7-30)(張霖,2008)。

圖7-30 射流泵同心雙管腔結構示意圖

2.主要結構

射流泵排采工藝的設備包括地面和井下兩部分。

地面部分主要包括:動力液罐、地面泵、變頻器、過濾器、特製井口、控制和計量儀表等,具體流程如下:首先,高壓水(動力液)經動力液管線到達該井,通過通用電子流量計到達井口的高壓翼一端。其次,地層產出液和動力液的混合液從井口的另一翼產出,經流量計進入混合液管線,然後,進入泥砂、水、煤粉分離罐,沉降分離後,動力液循環使用,煤層產水進入污水池。最後,煤層氣從套管產出,計量後進入輸氣流程(陳鳳官等,2012)。

井下部分包括:動力液管、混合液管、排水(煤粉)采氣裝置、篩管、尾管等(如圖7-30)。

3.工藝優點

1)防砂防煤粉

排水采氣裝置井下泵筒吸入口下至煤層下界,以保證能深抽到一定的動液面,並且煤粉及泥砂不會埋沒煤層。此外,在井下泵地層流體進口處裝有縫寬為1.8mm的繞絲篩管,以防止大粒徑的固體顆粒堵塞井下泵流道,影響井下泵的正常工作。根據泥砂和煤粉直徑選擇合理的井下泵工作參數,可保證煤粉及泥砂能排至地面。

2)無運動件無偏磨

相對於常規有桿泵排采設備,射流泵排采工藝管柱結構中無有桿部件,無運動部件,因此,不存在管桿偏磨影響。

3)不動管柱換泵

井下泵心坐封於工作筒內,當原井排量無法滿足生產需求或泵心出現故障時,只需調整地面閥門,改變動力液由混合液管流入即可實現地面撈泵,將更換的泵心投入動力液管中,恢復動力液流入方向使泵心坐封即可恢復生產。因此,相對於常規有桿泵排采設備,射流泵排采設備可以在不動管柱的情況進行更換井下泵,且操作簡單、時間短,無修井作業費用(熊先鉞,2014a)。

(三)電潛螺桿泵

地面驅動螺桿泵因驅動桿易造成桿斷、桿管磨損、卡桿等問題,制約其進一步推廣應用(劉新福,2009)。在這種情況下,同時具有無桿採油、井下驅動和螺桿泵優點的電潛螺桿泵受到普遍關注。

韓城區塊應用於煤層氣井排採的為電動潛油單螺桿泵,排采系統由地面部分、井下部分和中間連接部分組成。

地面部分由自動控制台、自耦變壓器、地面接線盒及井口裝置組成(圖7-31)。自動控制台可用手動或自動開關來控制電潛螺桿泵工作,同時保護潛油電動機,防止電機-電纜系統短路和電動機過載。

圖7-31 電潛螺桿泵地面部分組成

中間部分由特殊結構的電纜和油管組成。將電流從地面部分傳輸給井下部分,在氣井中將電纜和油管外表面固定在一起,在井下部分將電纜和單螺桿泵、保護器外殼固定在一起(圖7-32)。

圖7-32 電潛螺桿泵中間部分和井下部分組成

井下部分是電潛螺桿泵裝置的主要機組,它由潛油單螺桿泵、聯軸節(帶泵吸入口)、保護器、減速器和潛油電動機部件組成,起著抽液的主要作用(圖7-32)。

井下部分主要連接情況:井下潛油電機的輸出軸通過花鍵套與錐齒減速器傳動軸連接;減速器通過花鍵套與保護器軸連接,再通過花鍵套與泵軸連接;泵的出油口通過帶螺紋的接頭與輸油管連通。

電潛螺桿泵的工作原理:井下潛油螺桿泵由轉子和定子組成(饒孟余等,2010)。潛油電機通過機械減速器和聯軸節驅動螺桿泵泵軸轉動。轉子和定子相嚙合形成一個個連續的密封腔室,當轉子在定子內轉動時,空腔從泵的入口端向出口端移動,空腔內的液體也隨之從泵的吸入端泵送到排出端,通過油管輸送到地面,從而起到泵送作用(李芳,2011)。

從現場應用效果來看,電潛螺桿泵主要具有以下優點。首先,井下系統工作時無動力部件,因此,井下設備有較高的可靠性,且維修周期長,費用低;其次,與有桿泵(如抽油機、螺桿泵等)相比較,更適用於斜井和水平井,對因出砂導致的泵砂卡和因出煤粉導致的卡泵等問題效果顯著,減少修井頻次,降低因修井對儲層造成的傷害。此外,電潛螺桿泵還具有能在高溫、高氣液比、出砂和腐蝕等復雜條件下工作的優點,能有效解決高產水井因產水高選用大泵徑有桿泵出現抽油桿斷脫或脫節器損壞的問題等。

然而,電潛螺桿泵最容易損壞的泵部件是定子,每次修泵必須起下管柱;一次性投入成本較高;泵要求流體潤滑,要有一定的沉沒度;與抽油機相比,安裝較為復雜。目前大多數現場應用於淺井(熊先鉞,2014a)。

(四)桿式泵

桿式泵與常規管式泵的不同在於桿式泵坐封於油管內。桿式泵分為兩部分,一是與油管連接的密封支撐接頭,二是桿式泵。在下泵作業時,密封支撐接頭隨油管一起下入井底,桿式泵隨抽油桿一起下入井底,並坐封於支撐接頭上。當井下泵因煤粉影響出現故障時,可以通過抽油桿將泵直接提出井筒進行更換,避免常規管式泵作業時需取出全井抽油桿和油管,實現了不動管柱檢泵,縮短了占井工期,降低了作業成本。

桿式泵根據固定方式的不同分為頂部固定和底部固定兩種。其中,頂部固定桿式泵特點:排出的液體能夠把頂部與油管間的煤粉及時沖刷干凈,有一定的排煤粉效果。泵筒受液體壓力作用,會增大泵筒與柱塞的間隙,導致泵效降低,故不適用於深井。底部固定桿式泵特點:由於支撐裝置在泵的底部固定,泵筒受外壓力,受力狀況好,泵隙變化小,適用於深井,但煤粉容易積存在泵筒和油管的環形空間內,不適用於出煤粉嚴重井。

桿式泵根據密封方式的不同又分為皮碗和機械密封兩種。為保證坐封穩固,韓城區塊煤層氣井使用雙卡式即金屬和皮碗雙重密封,此種密封不僅錨定力大,並且雙密封實現雙保險(熊先鉞,2014a)。

⑤ 什麼是無桿泵採油

無桿泵(Rodless Pump)採油也是油田生產中常見的機械採油方式。無桿泵採油無需抽油桿柱，減少了抽油桿柱斷脫和磨損帶來的作業和修井費用，適用於開采特殊井身結構的油井。隨著我國各大油田相繼進入中後開采期，地質條件越來越復雜，無桿泵將會得到更廣泛的應用。本節介紹潛油電泵、水力活塞泵、射流泵及螺桿泵採油的基礎知識。

一、潛油電泵電動潛油離心泵(Electric Submersible Pump)簡稱潛油電泵、電潛泵或電泵，是國內外應用最廣泛的無桿泵之一。地面電源通過變壓器、控制屏和電纜將電能輸送給井下電機，電機帶動多級離心泵的葉輪旋轉，將電能轉換為機械能，把井中的液體舉升到地面上來。

1.系統部件潛油電泵系統主要由電機、保護器、氣液分離器、多級離心泵、電纜、控制屏、變壓器和接線盒等部件組成，如圖6-37所示。

=Wr+WL。

24.某井下泵深度Lp=1200m，泵徑D=56mm，沖程S=3m，沖次n=12min-1，抽油桿直徑22mm，油管內徑、外徑分別為62mm、73mm，產出液體平均密度ρL=850kg/m3。計算懸點最大和最小載荷。

25.抽油機為什麼要調平衡？有哪幾種平衡方式？平衡的基本原理如何？

26.分析影響泵效的主要因素以及提高泵效的措施。

27.氣體影響與供液不足的典型示功圖有何異同？

28.說明連抽帶噴、固定閥嚴重漏失和抽油桿斷脫時的典型示功圖特徵，如何判別？

29.何謂光桿功率、水功率和有桿抽油系統效率？

30.無桿泵採油包括哪些方法？各有何特點？

31.潛油電泵系統包括哪些部件？

32.潛油電泵井中,為什麼產出液體必須從電機外流過？

33.潛油電泵井中,為什麼需採用高效率的井下氣液分離器？

34.水力活塞泵的開式系統和閉式系統各有何特點？

35.採油方法有哪些？各自的採油原理是什麼？