螺杆泵地面直驱装置密封方案研究.ppt

2011年6月21日 兰德能源服务公司 螺杆泵地面直驱技术 汇报内容 一、常规螺杆泵地面驱动存在的问题 二、螺杆泵地面驱采油的优势 三、目前机械密技术的发展水平 四、螺杆泵地面直驱装置密封方案 一、常规螺杆泵地面驱动存在的问题 1、能量传递复杂 A. 能量传递环节多，损耗大，效率低。 B. 结构复杂，零部件多，故障频繁。 C. 故障点多，维护性差，维护成本高。 D. 转速调整困难，适应油井产状差。 减速箱密封问题 A . 光杆和驱动装置之间的动密封 B. 减速箱输入轴、输出轴和箱体之间装有四处动密封 每个密封环节必须保证箱体内的润滑油不渗漏，否则将导致变速箱损坏！ 2、密封环节多 一、常规螺杆泵地面驱动存在的问题 螺杆泵系统反转原因： A . 螺杆泵停机后或卡泵时，贮存在杆柱中的弹性变形能会快速释放，使杆柱快速反转。 B. 停机后，在油管及外输管线内的液体与套管内井液压差作用下，螺杆泵会变成液压马达，使转子及连接的杆柱快速反转；油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套压差恢复平衡为止。 3、防倒转装置可靠性差 一、常规螺杆泵地面驱动存在的问题 螺杆泵系统反转造成的危害： A. 螺杆泵的反转会使杆柱脱扣、光杆甩弯，地面驱动装置零部件损坏。 B. 螺杆泵的反转不仅会危及设备的安全，还会危及现场维护操作人员的安全，成为生产事故的隐患。 目前机械防反转系统主要有棘轮、棘爪机构，摩擦式防反转装置，楔块防反转系统，液压防反转系统和电磁式防反转装置等方式。 防反转安全防护： 仍是目前地面驱动系统最多出现的故障之一。 一、常规螺杆泵地面驱动存在的问题 有级调参驱动的螺杆泵井，一般只有不连续的几个调参档位。 A. 油井产液量波动较大，无法实现油井供采大致平衡； B. 措施井和新井，投产初期产能较高，而稳定生产期产能较低，靠有级调整皮带轮大小，无法达到最佳工况。 C. 高转速，油井供液能力差，油井间歇出油，往往烧坏定子衬套；低转速，油井供液旺盛，不能发挥油井潜力。 D. 调速操作繁琐，劳动轻度大，成本高。 机械或液压无级调速机构复杂，故障多； 常规电机变频控制调速效果差，成本相对高。 4、转速可控性差 一、常规螺杆泵地面驱动存在的问题 轴向和径向卡子 防倒转棘轮棘爪 直驱防爆电机 井口采油树和密封（机械或盘根） 螺杆泵地面直驱装置 1、装置简单 二、地面直驱螺杆泵采油的优势 装置简单 零部件少，性能更可靠 传动环节少，噪音低 无机械传动，更节能 二、地面直驱螺杆泵采油的优势 软启动软停车 2、具备软启动、软停车功能 软启动可使抽油杆扭矩缓慢增载并使井下螺杆泵缓慢提速，增加泵排量 软停车在缓慢降低转速的同时，自动降低螺杆泵排量，缓慢释放驱动过程中的抽油杆扭矩 延长抽油杆、螺杆泵寿命 操作更加安全 二、地面直驱螺杆泵采油的优势 转速在线可调 改变螺杆泵转速简单，方便 配合扭矩诊断和油井液面测试，智能调整转速，实现油井供采平衡 更好适应油井产状 实现智能化采油 3、转速可以在线调整 可适时根据需求调整油井产量 二、地面直驱螺杆泵采油的优势 4、油井扭矩可在线显示 伺服永磁电机 负载特性敏感 高效范围宽 在线显示输出扭矩 电流与输出扭矩耦合对应，通过功率在线显示扭矩 监视油井工况 根据“视在扭矩”可随时判断油井工况 适时进行油井维护 适时进行油井加药、热洗、工作制度调整等维护措施 延长油井免修期 降低生产成本，增加原油产量 二、地面直驱螺杆泵采油的优势 节能 电机效率高(89%) 油井工况自适应(3—5%） 综合节电率大于10% 5、节能效果明显 无机械传动(节能7—12%) 二、地面直驱螺杆泵采油的优势 6、易于维护，运行成本低 无传动 皮带传动 齿轮传动 转动轴承 密封少 无减速箱三个密封 井口密封 密封更换 类似抽油机井口密封更换方便 故障点少、维护方便、运行成本低 无润滑机油 无皮带更换 无零部件损坏 二、地面直驱螺杆泵采油的优势 三、目前机械密技术的发展水平 接触式和非接触式密封——可以做到零泄漏 B.干运转气体密封技术——将开槽密封技术用于气体密封。 C.上游泵送密封技术——利用密封面上开流槽将下游少量泄漏流体泵送回上游。 密封形式 A.开槽密封技术——在机械密封的密封端面上开了各种各样的流槽，以产生流体静、动压效应。 D.热流体动压密封技术——利用各种形状较深的密封面流槽，造成局部热变形，以产生流体动力楔效应。 E.波纹管密封(成型金属波纹管和焊接金属波纹管机械密封)技术，多端面密封（双密封、中间环密封、多密封）技术，平行面密封技术，监控密封技术，组合密封技术等。 常规实用密封形式——气膜密封 泵用气膜单端面密封 泵用气膜双端面密封 泵用气膜串联密封 压缩