無接箍油管型號(如何選擇螺桿泵？)

勝利油田高原石油裝備有限責任公司的采油機械

1、皮帶式抽油機。皮帶抽油機與美國威德福公司合資生產。獨特一流的設計是該機的一次重大突破。它是一種純機械傳動的鏈條——皮帶抽油機，特別適合于有桿泵的大泵提液，小泵深抽，稠油開采。現開發出的7種型號產品，具有高效、節能、壽命長、安全可靠等特點。

2、常規抽油機。公司生產的抽油機技術成熟度高、結構合理、應用可靠、運行平穩、安全可靠；能夠適合各種氣候條件和應用場合。

3、螺桿泵。螺桿泵分地面驅動螺桿泵、電動潛油螺桿泵和地面混輸螺桿泵三種，有40多個規格，日排量2到350立方米。地面驅動裝置有機械密封式、高轉速、立式電機驅動等5種型號。

4、抽油泵。現有整筒泵、懸掛泵、防砂泵等10余種系列、100多個規格，可為用戶設計開發其它特種泵。電鍍硬鉻抽油泵泵筒、可對外承攬管類和桿類產品的電鍍業務。

5、鋼質連續式抽油桿。該產品為無接箍合金鋼抽油桿。具有高強度、高柔韌性和良好的可焊性，可以大幅度降低抽油桿失效頻率、減少與油管的磨損。主要有普通連續抽油桿和防腐連續抽油桿。

6、各種規格的普通抽油桿。產品分為C級和D級，并在此基礎上開發出H級超高強度抽油桿。空心桿、防腐桿、防偏磨桿以及高抗扭矩抽油桿，能滿足采油工藝對抽油桿的特殊要求。

15CrMo無縫鋼管表示什么

15CrMo無縫鋼管可回收，符合環保、節能、節約資源的國家戰略，國家政策鼓勵擴大15CrMo無縫鋼管的應用領域。

目前我國15CrMo無縫鋼管消費量占鋼材總量的比重僅為發達國家的一半，15CrMo無縫鋼管使用領域擴大為行業發展更廣闊的空間。

根據中國特鋼協會15CrMo無縫鋼管分會的研究，未來我國高壓15CrMo無縫鋼管長材的需求年均增長可達10-12%。

1.

無縫鋼管因其工藝不同，又分為熱軋（擠壓）無縫鋼管和冷拔（軋）無縫鋼管兩種。

冷拔（軋）管又分為圓形管和異形管兩種。

a．

工藝流程概述熱軋（擠壓無縫鋼管）：圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→坯管→矯直→水壓試驗（或探傷）→標記→入庫。

冷拔（軋）無縫鋼管：圓圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油（鍍銅）→多道次冷拔（冷軋）→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗（探傷）→標記→入庫。

b．無縫鋼管，因其用途不同而分為如下若干品種：GB/T8162-2008（結構用無縫鋼管）。

主要用于一般結構和機械結構。

其代表材質（牌號）：碳素鋼20、45號鋼；合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。

GB/T8163-2008（輸送流體用無縫鋼管）。

主要用于工程及大型設備上輸送流體管道。

代表材質（牌號）為20、Q345等。

GB3087-2008（低中壓鍋爐用無縫鋼管）。

主要用于工業鍋爐及生活鍋爐輸送低中壓流體的管道。

代表材質為10、20號鋼。

GB5310-2008（高壓鍋爐用無縫鋼管）。

主要用于電站及核電站鍋爐上耐高溫、高壓的輸送流體集箱及管道。

代表材質為20G、15CrMoG、15CrMoG等。

GB5312-1999（船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管）。

主要用于船舶鍋爐及過熱器用I、II級耐壓管等。

代表材質為360、410、460鋼級等。

GB6479-2000（高壓化肥設備用無縫鋼管）。

主要用于化肥設備上輸送高溫高壓流體管道。

代表材質為20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。

GB9948-2006（石油裂化用無縫鋼管）。

主要用于石油冶煉廠的鍋爐、熱器及其輸送流體管道。

其代表材質為20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。

GB18248-2000（氣瓶用無縫鋼管）。

主要用于各種燃氣、液壓氣瓶。

其代表材質為37Mn、34Mn2V、35CrMo等。

GB/T17396-1998（液壓支柱用熱軋無縫鋼管）。

主要用于煤礦液壓支架和缸、柱，以及其它液壓缸、柱。

其代表材質為20、45、27SiMn等。

GB3093-1986（柴油機用高壓無縫鋼管）。

主要用于柴油機系統高壓油管。

其鋼管一般為冷拔管，其代表材質為20A。

GB/T3639-1983（冷拔或冷軋精密無縫鋼管）。

主要用于機械結構、碳壓設備用的、要求尺寸精度高、表面光潔度好的鋼管。

其代表材質20、45鋼等。

GB/T3094-1986（冷拔無縫鋼管異形鋼管）。

主要用于各種結構件和零件，其材質為優質碳素結構鋼和低合金結構鋼。

GB/T8713-1988（液壓和氣動筒用精密內徑無縫鋼管）。

主要用于液壓和氣動缸筒用的具有精密內徑尺寸的冷拔或冷軋無縫鋼管。

其代表材質為20、45鋼等。

GB13296-1991（鍋爐、熱器用不銹鋼無縫鋼管）。

主要用于化工企業的鍋爐、過熱器、熱器、冷凝器、催化管等。

用的耐高溫、高壓、耐腐蝕的鋼管。

其代表材質為0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

GB/T14975-1994（結構用不銹鋼無縫鋼管）。

主要用于一般結構（賓館、飯店裝飾）和化工企業機械結構用的耐大氣、酸腐蝕并具有一定強度的鋼管。

其代表材質為0-3Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

GB/T14976-1994（流體輸送用不銹鋼無縫鋼管）。

主要用于輸送腐蝕性介質的管道。

代表材質為0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

YB/T5035-1993（汽車半軸套管用無縫鋼管）。

主要用于汽車半軸套管及驅動橋橋殼軸管用的優質碳素結構鋼和合金結構鋼熱軋無縫鋼管。

其代表材質為45、45Mn2、40Cr、20CrNi3A等。

API

SPEC5CT-1999（套管和油管規范），是美國石油學會（American

Petreleum

Instiute,

簡稱API）編制并發布的在世界各地通用。

其中：

套管：由地表面伸進鉆井內，作為井壁襯的管子，其管子之間通過接箍連接。

主要材質為J55、N80、P110等鋼級，以及抗硫化氫腐蝕的C90、T95等鋼級。

其低鋼級（J55、N80）可為焊接鋼管。

油管：由地表面插入套管內直至油層的管子，其管子之間通過接箍或整體連接。

其作用于是抽油機將油層石油經油管輸送到地面。

主要材質為J55、N80、P110、以及抗硫化氫腐蝕的C90、美國石油學會編制并發布的，在世界各地通用。

鋼管重量公式:#91;(外徑-壁厚)壁厚#93;0.02466=kg/米(每米的重量)

15CrMo鋼系珠光體組織耐熱鋼，在高溫下具有較高的熱強性（δb≥440MPa）和抗氧化性，并具有一定的抗氫腐蝕能力。

由于鋼中含有較高含量的Cr、C和其它合金元素，鋼材的淬硬傾向較明顯，焊接性差。

15CrMo焊接性

焊接材料

針對15CrMo鋼的焊接性的工作特點，根據以往的經驗，參照國外的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進行焊接試驗。

方案Ⅰ：焊接預熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進行局部熱處理。

方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進行熱處理。

焊絲和焊條的化學成分及力學性能見表1。

焊后熱處理

采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應進行局部高溫回火處理。

熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。

具體采用JL-4型履帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動控溫儀。

焊接工藝評定試驗結果

試驗方案

拉伸試驗

彎曲試驗

沖擊韌性試驗aky（J/cm2）

抗拉強度δb/Mpa

斷裂部位

彎曲角度

面彎

背彎

焊縫

熔合線

熱影響區(HAZ)

方案Ⅰ

550/530

母材

50。

合格

合格

84.8

162

135.6

方案Ⅱ

525/520

母材

50。

合格

合格

79.4

109.2

96.7

15CrMo焊接工藝

2.1

焊接材料針對15CrMo鋼的焊接性及現場高壓管道的工作特點，根據以往的經驗，參照國外的焊接工藝卡，我們選擇了兩種方案進行焊接試驗。

方案Ⅰ：焊接預熱，采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E8018-B2焊條，焊條電弧焊蓋面，焊后進行局部熱處理。

方案Ⅱ：采用ER80S-B2L焊絲，T1G焊打底，E309Mo-16焊條，焊條填充電弧焊蓋面，焊后不進行熱處理。

焊絲和焊條的化學成分及力學性能見表1。

表1

焊接材料的化學成分和力學性能型號

C

Mn

Si

Cr

Ni

Mo

S

P

δb/Mpa

δ,%ER80S-B2L≤0.05

0.70.41.2

＜0.20.5

≤0.025

≤0.025

≤500

25E8018-B2

0.070.7

0.3

1.1

0.5

≤0.04

≤0.03

550

19E309Mo-16≤0.12

0.5～2.5

0.9

22.0～25.0

12.0～14.0

2.0～3.0≤0.025≤0.035

550

252.2

焊前準備試件采用15crmo鋼管,規格為φ325×25，坡口型式及尺寸見圖1。

焊前用角向磨光機將坡口內外及坡口邊緣50mm范圍內打磨至露出金屬光澤，然后用清洗干凈。

試件為水平固定位置，對口間隙為4mm，采用手工鎢極氬弧焊沿園周均勻點焊六處，每處點固長度應不小于20mm。

焊條按表2的規范進行烘烤。

表2

焊條烘烤規范焊條型號

烘烤溫度

保溫時間E8018-B2

300

℃

2hE309Mo-16

150

℃

1.5h2.3

焊接工藝參數按方案Ⅰ焊前需進行預熱，根據tto-Bessyo等人提出的計算預熱溫度公式：To=350√#91;C#93;-0.25（℃）

式中，To——預熱溫度，℃。

#91;C#93;=#91;C#93;x

#91;C#93;p

#91;C#93;p=0.005S#91;C#93;x#91;C#93;x=C

（Mn

Cr）/9

Ni/18

7Mo/90

式中，#91;C#93;x——成分碳當量；#91;C#93;p——尺寸碳當量；

S——試件厚度（本文中S=25mm）;#91;C#93;x=C

（Mn

Cr）/9

7/90Mo=0.361#91;C#93;p=0.045

則To=138℃因此預熱溫度選為150℃。

采用氧-乙炔焰對試件進行加溫，先用測溫筆粗略判斷試件表面的的溫度（以筆跡顏色變化快慢進行估計），最后用半導體點溫計測定，測量點至少應選擇三點，以保證試件整體均達到所要求的預熱溫度。

焊接時，第一層采用手工鎢極氬弧焊打底，為避免仰焊處焊縫背面產生凹陷，送絲時采用內填絲法，即焊絲通過對口間隙從管內送入。

其余各層采用焊條電弧焊，共焊6層，每個焊層一條焊道。

方案Ⅰ和方案Ⅱ的焊接工藝參數見表3、4。

按方案Ⅰ焊表3

方案Ⅰ的焊接工藝參數焊道名稱

焊接方法

焊接材料

焊材規格/mm

焊接電流/A

電弧電壓/V

預熱及層間溫度

熱處理規范打底層

鎢板氬弧焊

ER80S-B2L

φ2.4

110

12填充層

焊條電弧焊

E8018-B2

φ3.2

5

85～90

23～25150℃

715。

×75min蓋面層

焊條電弧焊

E8018-B2

φ3.2

5

85～90

23～25表4

方案Ⅱ的焊接工藝參數焊道名稱

焊接方法

焊接材料

焊材規格/mm

焊接電流/A

電弧電壓/V

預熱及層間溫度

熱處理規范打底層

鎢板氬弧焊

ER80S-B2L

φ2.4

110

12填充層

焊條電弧焊

E309Mo-16

φ3.2

90～95

22～24

/蓋面層

焊條電弧焊

E309Mo-16

φ3.2

90～95

22～24接時，層間溫度應不低于150℃，為防止中斷焊接而引起試件的降溫，施焊時應由二名焊工交替作，焊后應立即采取保溫緩冷措施。

2.4

焊后熱處理采用方案Ⅰ焊接的試件，焊后應進行局部高溫回火處理。

熱處理的工藝為：升溫速度為200℃/h，升到715℃保溫1小時15分鐘，降溫速度100℃/h，降到300℃后空冷。

具體采用JL-4型履帶式電加熱器（1146×310）包繞焊縫，用硅酸鋁棉層保溫，保溫層厚度50mm，溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動控溫儀。

3

焊接工藝評定試驗試件焊后按JB4730-94《壓力容器無損檢測》標準進行100%的超聲波探傷檢驗，焊縫Ⅰ級合格。

按JB4708《鋼制壓力容器焊接工藝評定》標準進行焊接工藝評定試驗。

評定結果見表5。

表5

焊接工藝評定試驗結果試驗方案

拉伸試驗

彎曲試驗

沖擊韌性試驗aky（J/cm2）抗拉強度δb/Mpa

斷裂部位

彎曲角度

面彎

背彎

焊縫

熔合線

熱影響區(HAZ)方案Ⅰ

550/530

母材

50。

合格

合格

84.8

162

135.6方案Ⅱ

525/520

母材

50。

合格

合格

79.4

109.2

96.7從拉伸試驗結果可知，兩種方案的拉伸試樣全部斷在母材，說明焊縫的抗拉強度高于母材；彎曲試驗全部合格，說明焊縫的塑性較好。

根據表5中的沖擊韌性試驗結果可知，方案Ⅰ的沖擊韌性明顯高于方案Ⅱ，證明方案Ⅰ的焊后熱處理規范比較理想，高溫回火不僅達到了改善接頭組織和性能目的，而且使韌性與強度配合適當。

從室溫機械性能結果可知，所推薦的兩種焊接工藝方案均可用于現場施工。

方案Ⅰ采用了與母材成分接近的焊條，焊縫性能同母材匹配，焊縫應具有較高的熱強性，焊縫在高溫下長期使用不易破壞。

難點是焊后熱處理規范較為嚴格，回火溫度和保溫時間及加熱和冷卻速度控制不當反而會引起焊縫性能下降。

方案Ⅱ采用了奧氏體不銹鋼焊條施焊，雖然可以省去焊后熱處理，但由于焊縫與母材膨脹系數不同，長期高溫工作時可發生碳的擴散遷移現象，容易導致焊縫在熔合區發生破壞。

因此，從使用可靠性考慮，現場采用方案Ⅰ施焊更為穩妥。

4

結論15CrMo鋼厚壁高壓管的焊接采用兩種焊接方案均為可行。

為了保證焊縫性能同母材匹配且具有較高的熱強性，采用方案Ⅰ效果更佳，關鍵是要嚴格控制焊后熱處理工藝。

方案Ⅱ雖可省去焊后熱處理，但焊縫在高溫下發生碳的遷移擴散而導致焊縫破壞的可能性不容忽視，因此，只有在焊后無法進行熱處理時才慎重采用。

無縫鋼管尺寸及允許偏差

偏差等級標準化外徑允許偏差D1±1.5%，最小±0.75

mmD2±1.0%。

最小±0.50

mmD3±0.75%．最小±0.30

mmD4±0.50%。

最小±0.10

mm

無縫鋼管重量公式：#91;(外徑-壁厚)壁厚#93;0.02466=kg/每米（每米的重量）

石油鉆井技術

《中國國土資源報》2007年1月29日3版刊登了“新型地質導向鉆井系統研制成功”的消息。這套系統由3個子系統組成：新型正脈沖無線隨鉆測斜系統、測傳馬達及無線接收系統、地面信息處理與決策系統。它具有測量、傳輸和導向三大功能。在研制過程中連續進行了4次地質導向鉆井實驗和鉆水平井的工業化應用，取得成功。這一成果的取得標志著我國在定向鉆井技術上取得重大突破。

2.3.1.1 地質導向鉆井技術

地質導向鉆井技術是20世紀90年代發展起來的前沿鉆井技術，其核心是用隨鉆定向測量數據和隨鉆地層評價測井數據以人機對話方式來控制井眼軌跡。與普通的定向鉆井技術不同之處是，它以井下實際地質特征來確定和控制井眼軌跡，而不是按預先設計的井眼軌跡進行鉆井。地質導向鉆井技術能使井眼軌跡避開地層界面和地層流體界面始終位于產層內，從而可以精確地控制井下鉆具命中最佳地質目標。實現地質導向鉆井的幾項關鍵技術是隨鉆測量、隨鉆測井技術，旋轉導向閉環控制系統等。

隨鉆測量（MWD）的兩項基本任務是測量井斜和鉆井方位，其井下部分主要由探管、脈沖器、動力短節（或電池筒）和井底鉆壓短節組成，探管內包含各種傳感器，如井斜、方位、溫度、震動傳感器等。探管內的微處理器對各種傳感器傳來的信號進行放大并處理，將其轉換成十進制，再轉換成二進制數碼，并按事先設定好的編碼順序把所有數據排列好。脈沖器用來傳輸脈沖信號，并接受地面指令。它是實現地面與井下雙向通訊并將井下資料實時傳輸到地面的唯一通道。井下動力部分有鋰電池或渦輪發電機兩種，其作用是為井下各種傳感器和電子元件供電。井底鉆壓短節用于測定井底鉆壓和井底扭矩。

隨鉆測井系統（LWD）是當代石油鉆井最新技術之一。Schlumberger公司生產的雙補償電阻率儀CDR和雙補償中子密度儀CDN兩種測井系統代表了當今隨鉆測井系統的最高水平。CDR和CDN可以單獨使用也可以兩項一起與MWD聯合使用。LWD的CDR系統用電磁波傳送信息，整套系統安裝在一特制的無磁鉆鋌或短節內。該系統主要包括電池筒、伽馬傳感器、電導率測量總成和探管。它主要測量并實時傳輸地層的伽馬曲線和深、淺電阻率曲線。對這些曲線進行分析，可以馬上判斷出地層的巖性并在一定程度上判斷地層流體的類型。LWD的CDN系統用來測量地層密度曲線和中子孔隙度曲線。利用這兩種曲線可以進一步鑒定地層巖性，判斷地層的孔隙度、地層流體的性質和地層的滲透率。

旋轉導向鉆井系統（Steerable Rotary Drilling System）或旋轉閉環系統（Rotary Closed Loop System，RCLS）。常規定向鉆井技術使用導向彎外殼馬達控制鉆井方向施工定向井。鉆進時，導向馬達以“滑行”和“旋轉”兩種模式運轉。滑行模式用來改變井的方位和井斜，旋轉模式用來沿固定方向鉆進。其缺點是用滑行模式鉆進時，機械鉆速只有旋轉模式鉆進時的50%，不僅鉆進效率低，而且鉆頭選擇受到限制，井眼凈化效果及井眼質量也差。旋轉導向閉環鉆井系統完全避免了上述缺點。旋轉導向鉆井系統的研制成功使定向井鉆井軌跡的控制從借助起下鉆時人工更換鉆具彎接頭和工具面向角來改變方位角和頂角的階段，進入到利用電、液或泥漿脈沖信號從地面隨時改變方位角和頂角的階段。從而使定向井鉆井進入了真正的導向鉆井方式。在定向井鉆井技術發展過程中，如果說井下鉆井馬達的問世和應用使定向鉆井成為現實的話，那么可轉向井下鉆井馬達的問世和應用則大大提高了井眼的控制能力和自動化水平并減少了提下鉆次數。旋轉導向鉆井系統鉆井軌跡控制機理和閉環系統如圖2.5所示。

目前從事旋轉導向鉆井系統研制的公司有：Amo買粉絲、Cam買粉絲、Baker Hughes Inteq、Cambridge Drilling Automation以及DDD Stabilizers等。這些公司的旋轉導向閉環鉆井系統按定向方法又可分為自動動力定向和人工定向。自動動力定向一般由確定鉆具前進方向的測量儀表、動力源和調節鉆具方向的執行機構組成。人工定向系統定向類似于導向馬達定向方法，需要在每次連接鉆桿時進行定向。兩種定向系統的定向控制原理都是通過給鉆頭施加直接或間接側向力使鉆頭傾斜來實現的（圖2.6）。按具體的導向方式又可劃分為推靠式和指向式兩種。地質導向鉆井技術使水平鉆井、大位移鉆井、分支井鉆井得到廣泛應用。大位移井鉆井技術和多分支井鉆井技術代表了水平鉆井技術的最新成果水平。

圖2.5 旋轉導向閉環系統

（1）水平井鉆井技術

目前，國外水平鉆井技術已發展成為一項常規技術。美國的水平井技術成功率已達90%～95%。用于水平井鉆進的井下動力鉆具近年來取得了長足進步，大功率串聯馬達及加長馬達、轉彎靈活的鉸接式馬達以及用于地質導向鉆井的儀表化馬達相繼研制成功并投入使用。為滿足所有導向鉆具和中曲率半徑造斜鉆具的要求，使用調角度的馬達彎外殼取代了原來的固定彎外殼；為獲得更好的定向測量，用非磁性馬達取代了磁性馬達。研制了耐磨損、抗沖擊的新型水平井鉆頭。

圖2.6 旋轉導向鉆井系統定向軌跡控制原理

（2）大位移井鉆井技術

大位移井通常是指水平位移與井的垂深之比（HD/TVD）≥2的井。大位移井頂角≥86°時稱為大位移水平井。HD/TVD≥3的井稱為高水垂比大位移井。大位移井鉆井技術是定向井、水平井、深井、超深井鉆井技術的綜合集成應用。現代高新鉆井技術，隨鉆測井技術（LWD）、旋轉導向鉆井系統（SRD）、隨鉆環空壓力測量（PWD）等在大位移井鉆井過程中的集成應用，代表了當今世界鉆井技術的一個高峰。目前世界上鉆成水平位移最大的大位移井，水平位移達到10728m，斜深達11287m，該記錄是BP阿莫科公司于1999年在英國Wytch Farm油田M-16井中創造的（圖2.7所示）。三維多目標大位移井也有成功的例子。如挪威Gullfalks油田B29大位移井，就是將原計劃用2口井開發該油田西部和北部油藏的方案改為一口井開采方案后鉆成的。為了鉆成這口井，制定了一套能夠鉆達所有目標并最大限度地減少摩阻和扭矩的鉆井設計方案。根據該方案，把2630m長的水平井段鉆到7500m深度，穿過6個目標區，總的方位角變化量達160°。

圖2.7 M-16井井身軌跡

我國從1996年12月開始，先后在南海東部海域油田進行了大位移井開發試驗，截至2005年底，已成功鉆成21口大位移井，其中高水垂比大位移井5口。為開發西江24-1含油構造實施的8口大位移井，其井深均超過8600m，水平位移都超過了7300m，水垂比均大于2.6，其中西江24-3-A4井水平位移達到了8063m，創造了當時（1997年）的大位移井世界紀錄。大位移井鉆井涉及的關鍵技術有很多，國內外目前研究的熱點問題包括：鉆井設備的適應性和綜合運用能力、大斜度（大于80°）長裸眼鉆進過程中井眼穩定和水平段延伸極限的理論分析與計算、大位移井鉆井鉆具摩擦阻力/扭矩的計算和減阻、成井過程中套管下入難度大及套管磨損嚴重等。此外大位移井鉆井過程中的測量和定向控制、最優的井身剖面（結構）設計、鉆柱設計、鉆井液性能選擇及井眼凈化、泥漿固控、定向鉆井優化、測量、鉆柱振動等問題也處在不斷探索研究之中。

（3）分支井鉆井技術

多分支井鉆井技術產生于20世紀70年代，并于90年代隨著中、小曲率半徑水平定向井鉆進技術的發展逐漸成熟起來。多分支井鉆井是水平井技術的集成發展。多分支井是指在一個主井眼（直井、定向井、水平井）中鉆出若干進入油（氣）藏的分支井眼。其主要優點是能夠進一步擴大井眼同油氣層的接觸面積、減小各向異性的影響、降低水錐水串、降低鉆井成本，而且可以分層開采。目前，全世界已鉆成上千口分支井，最多的有10個分支。多分支井可以從一個井眼中獲得最大的總水平位移，在相同或不同方向上鉆穿不同深度的多層油氣層。多分支井井眼較短，大部分是尾管和裸眼完井，而且一般為砂巖油藏。

多分支井最早是從簡單的套管段銑開窗側鉆、裸眼完井開始的。因其存在無法重入各個分支井和無法解決井壁坍塌等問題，后經不斷研究探索，1993年以來預開窗側鉆分支井、固井回接至主井筒套管技術得到推廣應用。該技術具有主井筒與分支井筒間的機械連接性、水力完整性和選擇重入性，能夠滿足鉆井、固井、測井、試油、注水、油層改造、修井和分層開采的要求。目前，國外常用的多分支系統主要有：非重入多分支系統（NAMLS），雙管柱多分支系統（DSMLS），分支重入系統（LRS），分支回接系統（LTBS）。目前國外主要采用4種方式鉆多分支井：①開窗側鉆；②預設窗口；③裸眼側鉆；④井下分支系統（Down Hole Splitter System）。

2.3.1.2 連續管鉆井（CTD）技術

連續管鉆井技術又叫柔性鉆桿鉆井技術。開始于20世紀60年代，最早研制和試用這一技術鉆井的有法國、美國和匈牙利。早期法國連續管鉆進技術最先進，1966年投入工業性試驗，70年代就研制出各種連續管鉆機，重點用于海洋鉆進。當時法國制造的連續管單根長度達到550m。美國、匈牙利制造的連續管和法國的類型基本相同，單根長度只有20～30m。

早期研制的連續管有兩種形式。一種是供孔底電鉆使用，由4層組成，最內層為橡膠或橡膠金屬軟管的心管，孔底電機動力線就埋設在心管內；心管外是用2層鋼絲和橡膠貼合而成的防爆層；再外層是鋼絲骨架層，用于承受拉力和扭矩；最外層是防護膠層，其作用是防水并保護鋼絲。另一種是供孔底渦輪鉆具使用的，因不需要埋設動力電纜，其結構要比第一種簡單得多。第四屆國際石油會議之后，美國等西方國家把注意力集中在發展小井眼井上，限制了無桿電鉆的發展。連續管鉆井技術的研究也放慢了腳步。我國于20世紀70年代曾開展無桿電鉆和連續管鉆井技術的研究。勘探所與青島橡膠六廠合作研制的多種規格的柔性鉆桿，經過單項性能試驗后，于1975年初步用于渦輪鉆。1978年12月成功用于海上柔性鉆桿孔底電鉆，并建造了我國第一臺柔桿鉆機鉆探船。1979～1984年勘探所聯合清華大學電力工程系、青島橡膠六廠研究所和北京地質局修配廠共同研制了DRD-65型柔管鉆機和柔性鉆桿。DRD-65型柔管鉆機主要有柔性鉆桿、Φ146mm潛孔電鉆、鉆塔、柔桿絞車及波浪補償器、泥漿泵、電控系統和液控系統等部分組成。研制的柔性鉆桿主要由橡膠、橡膠布層、鋼絲繩及動力線組成。拉力由柔桿中的鋼絲骨架層承擔，鋼絲繩為0.7mm×7股，直徑2.1mm，每根拉力不小于4350N，總數為134根，計算拉力為500kN，試驗拉力為360kN。鉆進過程中，柔性鉆桿起的作用為：起下鉆具、承受反扭矩、引導沖洗液進入孔底、通過設于柔性鉆桿壁內的電纜向孔底電鉆輸送電力驅動潛孔電鉆運轉、向地表傳送井底鉆井參數等。

柔性鉆桿性能參數為：內徑32mm；抗扭矩不小于1030N·m；外徑85～90mm；單位質量13kg/m；抗內壓（工作壓力）40kg/cm2，曲率半徑不大于0.75m，抗外壓不小于10kg/cm2；彎曲度：兩彎曲形成的夾角不大于120°；額定拉力1000kN；柔桿內埋設動力導線3組，每組15mm2，信號線二根；柔桿單根長度為40、80m兩種規格。

Φ146mm型柔桿鉆機由Φ127mm電動機、減速器、液壓平衡器和減震器組成。動力是潛孔電鉆，它直接帶動鉆頭潛入孔底鉆井。Φ146mm孔底電鉆是外通水式，通水間隙寬5mm，通水橫斷面積為2055mm2。

與常規鉆井技術相比，連續管鉆井應用于石油鉆探具有以下優點：欠平衡鉆井時比常規鉆井更安全；因省去了提下鉆作業程序，可大大節省鉆井輔助時間，縮短作業周期；連續管鉆井技術為孔底動力電鉆的發展及孔底鉆進參數的測量提供了方便條件；在制作連續管時，電纜及測井信號線就事先埋設在連續管壁內，因此也可以說連續管本身就是以鋼絲為骨架的電纜，通過它可以很方便地向孔底動力電鉆輸送電力，也可以很方便地實現地面與孔底的信息傳遞；因不需擰卸鉆桿，因此在鉆進及提下鉆過程中可以始終保持沖洗液循環，對保持井壁穩定、減少孔內事故意義重大；海上鉆探時，可以補償海浪對鉆井船的漂移影響；避免了回轉鉆桿柱的功率損失，可以提高能量利用率，深孔鉆進時效果更明顯。正是由于連續管鉆井技術有上述優點，加之油田勘探需要以及相關基礎工業技術的發展為連續管技術提供了進一步發展的條件，在經過了一段時間的沉寂之后，20世紀80年代末90年代初，連續管鉆井技術又呈現出飛速發展之勢。其油田勘探工作量年增長量達到20%。連續管鉆井技術研究應用進展情況簡述如下。

1）數據和動力傳輸熱塑復合連續管研制成功。這種連續管是由殼牌國際勘探公司與航空開發公司于1999年在熱塑復合連續管基礎上開始研制的。它由熱塑襯管和纏繞在外面的碳或玻璃熱塑復合層組成。中層含有3根銅質導線、導線被玻璃復合層隔開。碳復合層的作用是提供強度、剛度和電屏蔽。玻璃復合層的作用是保證強度和電隔離。最外層是保護層。這種連續管可載荷1.5kV電壓，輸出功率20kW，傳輸距離可達7km，耐溫150℃。每根連續管之間用一種特制接頭進行連接。接頭由一個鋼制的內金屬部件和管子端部的金屬環組成。這種連續管主要用于潛孔電鉆鉆井。新研制的數據和動力傳輸連續管改變了過去用潛孔電鉆鉆井時，電纜在連續管內孔輸送電力影響沖洗液循環的缺點。

2）井下鉆具和鉆具組合取得新進展。XL技術公司研制成功一種連續管鉆井的電動井下鉆具組合。該鉆具組合主要由電動馬達、壓力傳感器、溫度傳感器和震動傳感器組成。適用于3.75in井眼的電動井下馬達已交付使用。下一步設想是把這種新型電動馬達用于一種新的閉環鉆井系統。這種電動井下鉆具組合具有許多優點：不用鉆井液作為動力介質，對鉆井液性能沒有特殊要求，因而是欠平衡鉆井和海上鉆井的理想工具；可在高溫下作業，振動小，馬達壽命長；閉環鉆井時借助連續管內設電纜可把測量數據實時傳送到井口操縱臺，便于對井底電動馬達進行靈活控制，因而可使鉆井效率達到最佳；Sperry sun鉆井服務公司研制了一種連續管鉆井用的新的導向鉆具組合。這種鉆具組合由專門設計的下部陽螺紋泥漿馬達和長保徑的PDC鉆頭組成。長保徑鉆頭起一個近鉆頭穩定器的作用，可以大幅度降低振動，提高井眼質量和機械鉆速。泥漿馬達有一個特制的軸承組和軸，與長保徑鉆頭匹配時能降低馬達的彎曲角而不影響定向性能。在大尺寸井眼（＞6in）中進行的現場試驗證明，導向鉆具組合具有機械鉆速高、井眼質量好、井下振動小、鉆頭壽命長、設備可靠性較高等優點。另外還研制成功了一種連續軟管欠平衡鉆井用的繩索式井底鉆具組合。該鉆具組合外徑為in上部與外徑2in或in的連續管配用，下部接鉆鋌和in鉆頭。該鉆具組合由電纜式遙控器、穩定的MWD儀器、有效的電子定向器及其他參數測量和傳輸器件組成。電纜通過連續管內孔下入孔底，能實時監測并處理工具面向角、鉆井頂角、方位角、自然伽馬、溫度、徑向振動頻率、套管接箍定位、程序狀態指令、管內與環空壓差等參數。鉆具的電子方位器能在鉆井時在導向泥漿馬達連續旋轉的情況下測量并提供井斜和方位兩種參數。

其他方面的新進展包括：連續管鉆井技術成功用于超高壓層側鉆；增加連續管鉆井位移的新工具研制成功；連續管鉆井與欠平衡鉆井技術結合打水平井取得好效果；適于連續管鉆井的混合鉆機研制成功；連續管鉆井理論取得新突破。

2.3.1.3 石油勘探小井眼鉆井技術

石油部門通常把70%的井段直徑小于177.8mm的井稱為小井眼井。由于小井眼比傳統的石油鉆井所需鉆井設備小且少、鉆探耗材少、井場占地面積小，從而可以節約大量勘探開發成本，實踐證明可節約成本30%左右，一些邊遠地區探井可節約50%～75%。因此小井眼井應用領域和應用面越來越大。目前小井眼井主要用于：①以獲取地質資料為主要目的的環境比較惡劣的新探區或邊際探區探井；②600～1000m淺油氣藏開發；③低壓、低滲、低產油氣藏開發；④老油氣田挖潛改造等。

2.3.1.4 套管鉆井技術

套管鉆井就是以套管柱取代鉆桿柱實施鉆井作業的鉆井技術。不言而喻套管鉆井的實質是不提鉆換鉆頭及鉆具的鉆進技術。套管鉆井思想的由來是受早期（18世紀中期鋼絲繩沖擊鉆進方法用于石油勘探，19世紀末期轉盤回轉鉆井方法開始出現并用于石油鉆井）鋼絲繩沖擊鉆進（頓鉆時代）提下鉆速度快，轉盤回轉鉆進井眼清潔且鉆進速度快的啟發而產生的。1950年在這一思想的啟發下，人們開始在陸上鉆石油井時，用套管帶鉆頭鉆穿油層到設計孔深，然后將管子固定在井中成井，鉆頭也不回收。后來，Sperry-sun鉆井服務公司和Tes買粉絲公司根據這一鉆井原理各自開發出套管鉆井技術并制定了各自的套管鉆井技術發展戰略。2000年，Tes買粉絲公司將4.5～13.375in的套管鉆井技術推向市場，為世界各地的油田勘探服務。真正意義的套管鉆井技術從投放市場至今還不到10年時間。

套管鉆井技術的特點和優勢可歸納如下。

1）鉆進過程中不用起下鉆，只利用絞車系統起下鉆頭和孔內鉆具組合，因而可節省鉆井時間和鉆井費用。鉆進完成后即等于下套管作業完成，可節省完井時間和完井費用。

2）可減少常規鉆井工藝存在的諸如井壁坍塌、井壁沖刷、井壁鍵槽和臺階等事故隱患。

3）鉆進全過程及起下井底鉆具時都能保持泥漿連續循環，有利于防止鉆屑聚集，減少井涌發生。套管與井壁之間環狀間隙小，可改善水力參數，提高泥漿上返速度，改善井眼清洗效果。

套管鉆井分為3種類型：普通套管鉆井技術、階段套管或尾管鉆井技術和全程套管鉆井技術。普通套管鉆井是指在對鉆機和鉆具做少許改造的基礎上，用套管作為鉆柱接上方鉆桿和鉆頭進行鉆井。這種方式主要用于鉆小井眼井。尾管鉆井技術是指在鉆井過程中，當鉆入破碎帶或涌水層段而無法正常鉆進時，在鉆柱下端連接一段套管和一種特制工具，打完這一段起出鉆頭把套管留在井內并固井的鉆井技術。其目的是為了封隔破碎帶和水層，保證孔內安全并維持正常鉆進。通常所說的套管鉆井技術是指全程套管鉆井技術。全程套管鉆井技術使用特制的套管鉆機、鉆具和鉆頭，利用套管作為水利通道，采用繩索式鉆井馬達作業的一種鉆井工藝。目前，研究和開發這種鉆井技術的主要是加拿大的Tes買粉絲公司，并在海上進行過鉆井，達到了降低成本的目的。但是這種鉆井技術目前仍處于研究完善階段，還存在許多問題有待研究解決。這些問題主要包括：①不能進行常規的電纜測井；②鉆頭泥包問題嚴重，至今沒有可靠的解決辦法；③加壓鉆進時，底部套管會產生橫向振動，致使套管和套管接頭損壞，目前還沒有找到解決消除或減輕套管橫向振動的可靠方法；④由于套管鉆進不使用鉆鋌，加壓困難，所以機械鉆速低于常規鉆桿鉆井；部分抵消了套管鉆進提下鉆節省的時間；⑤套管鉆井主要用于鉆進破碎帶和涌水地層，其應用范圍還不大。

我國中石油系統的研究機構也在探索研究套管鉆井技術，但至今還沒有見到公開報道的成果。目前，套管鉆井技術的研究內容，除了研制專用套管鉆機和鉆具外，重點針對上述問題開展。一是進行鉆頭的研究以解決鉆頭泥包問題；二是研究防止套管橫向振動的措施；三是研究提高套管鉆井機械鉆速的有效辦法；四是研究套管鉆井固井辦法。

套管鉆井應用實例：2001年，美國謝夫隆生產公司利用加拿大Tes買粉絲公司的套管鉆井技術在墨西哥灣打了2口定向井（A-12和A-13井）。兩井成井深度分別為3222×30.48cm和3728×30.48cm。為了進行對比分析，又用常規方法打了一口A-14井，結果顯示，同樣深度A-14井用時75.5h，A-13井用時59.5h。表層井段鉆速比較，A-12 井的平均機械鉆速為141ft/h，A-13井為187ft/h，A-14井為159ft/h。這說明套管鉆井的機械鉆速與常規方法機械鉆速基本相同。但鉆遇硬地層后套管鉆井，鉆壓增加到6.75t，致使擴眼器切削齒損壞，鉆速降低很多。BP公司用套管鉆井技術在懷俄明州鉆了5口井。井深為8200～9500ft，且都是從井口鉆到油層井段。鉆進過程中遇到了鉆頭泥包和套管振動問題。

此外，膨脹套管技術也是近年來發展起來的一種新技術，主要用于鉆井過程中隔離漏失、涌水、遇水膨脹縮經、破碎掉塊易坍塌等地層以及石油開采時油管的修復。勘探所與中國地質大學合作已立項開展這方面的研究工作。

2.3.1.5 石油鉆機的新發展

國外20世紀60年代末研制成功了AC-SCR-DC電驅動鉆機，并首先應用于海洋鉆井。由于電驅動鉆機在傳動、控制、安裝、運移等方面明顯優于機械傳動鉆機，因而獲得很快的發展，目前已經普遍應用于各型鉆機。90年代以來，由于電子器件的迅速發展，直流電驅動鉆機可控硅整流系統由模擬控制發展為全數字控制，進一步提高了工作可靠性。同時隨著交流變頻技術的發展，交流變頻首先于90年代初成功應用于頂部驅動裝置，90年代中期開始應用于深井石油鉆機。目前，交流變頻電驅動已被公認為電驅動鉆機的發展方向。

國內開展電驅動鉆機的研究起步較晚。蘭州石油化工機器廠于20世紀80年代先后研制并生產了ZJ60D型和ZJ45D型直流電驅動鉆機，1995年成功研制了ZJ60DS型沙漠鉆機，經應用均獲得較好的評價。90年代末期以來，我國石油系統加大鉆機的更新改造力度，電驅動鉆機取得了較快發展，寶雞石油機械廠和蘭州石油化工機器廠等先后研制成功ZJ20D、ZJ50D、ZJ70D型直流電驅動鉆機和ZJ20DB、ZJ40DB型交流變頻電驅動鉆機，四川油田也研制出了ZJ40DB交流變頻電驅動鉆機，明顯提高了我國鉆機的設計和制造水平。進入21世紀，遼河油田勘探裝備工程公司自主研制成功了鉆深能力為7000m的ZJ70D型直流電驅動鉆機。該鉆機具有自動送鉆系統，代表了目前我國直流電驅動石油鉆機的最高水平，整體配置是目前國內同類型鉆機中最好的。2007年5月已出口阿塞拜疆，另兩部4000m鉆機則出口運往巴基斯坦和美國。由寶雞石油機械有限責任公司于2003年研制成功并投放市場的ZJ70/4500DB型7000m交流變頻電驅動鉆機，是集機、電、數字為一體的現代化鉆機，采用了交流變頻單齒輪絞車和主軸自動送鉆技術和“一對一”控制的AC-DC-AC全數字變頻技術。該型鉆機代表了我國石油鉆機的最新水平。憑借其優良的性能價格比，2003年投放市場至今，訂貨已達83臺套。其中美國、阿曼、委內瑞拉等國石油勘探公司訂貨達42臺套。在國內則占領了近2～3年來同級別電驅動鉆機50%的市場份額。ZJ70/4500DB型鉆機主要性能參數：名義鉆井深度7000m，最大鉤載4500kN，絞車額定功率1470kW，絞車和轉盤擋數I+IR交流變頻驅動、無級調速，泥漿泵型號及臺數F-1600三臺，井架型式及有效高度K型45.5m，底座型式及臺面高度：雙升式/旋升式10.5m，動力傳動方式AC-DC-AC全數字變頻。

如何選擇螺桿泵？

1930年，Moinean發明，并在美國獲得第一個螺桿泵采油專利，31-32年在法國制造。我國1986年一如并開始研究地面驅動螺桿泵。在我國的一些油田中稠油開采的相當突出的問題，稠油中含有出砂，含氣現象，使油井工作條件及為復雜。在開采高粘含砂含氣的原油時，螺桿泵具有獨特的優勢。它是一種容積式泵，運動件（只有螺桿），沒有閥和復雜的流道。油流擾動少，使水力損失大大降低。由于螺桿在橡皮襯套表面的運動帶有滾動和滑動的性質，使砂粒不易沉積。由于襯套和螺桿間的容積均勻變化而產生的抽汲和推擠作用，使油氣混輸的效果較好。突出優點：尺寸小，質量輕，制造容易，維修方便，運動部件少，排量均勻。

一、 系統組成及泵的工作原理

1. 系統組成

地面——

地下——螺桿泵

中間——中間油管或中間電纜

工作過程；由地面動力帶動抽油桿柱-泵轉子轉動-井液由泵下部吸入-上端排出-從油管流出井口-地面管線至計量間。

2. 螺桿泵的結構與工作原理

(1) 螺桿泵的結構

由定子和轉子組成的。轉子是通過精加工、表面鍍鉻的高強度螺桿；定子就是泵筒，是由一種堅固、耐油、抗腐蝕的合成橡膠精磨成型，然后被永久地粘接在鋼殼體內而成。除單螺桿泵外，螺桿泵還有多螺桿泵(雙螺桿、三螺桿及五螺桿泵等)，主要用于輸送油品。

(2) 螺桿泵的工作原理

螺桿泵是靠空腔排油，即轉子與定子間形成的一個個互不連通的封閉腔室，當轉子轉動時，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運移。封閉腔在排出端消失，空腔內的原油也就隨之由吸入端均勻地擠到排出端。同時，又在吸入端重新形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、運移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的原油不斷地吸入，通過油管舉升到井口。

3.缺點

二、 螺桿泵基本參數的確定

1. 泵的理論排量

螺桿任一斷面都是半徑為r的圓，整個螺桿的形狀可看成是由很多半徑為r的極薄圓盤組成，這些圓盤的中心O1是以偏心距e繞螺桿本身的軸線O2-Z一邊旋轉一邊按一定的螺距t向前移動。即圓盤圓心O1的軌跡是螺距為t、 偏心距為e的螺旋線。

襯套的材料是橡膠，它的斷面是由兩個半徑為r(等于螺桿斷面半徑)的半圓和兩個長度為4e的直線段組成的長圓形，如圖11－21所示。襯套的雙線內螺旋面就是由上述斷面繞襯套的軸線OZ旋轉的同時，按一定的導程T=2t向前移動所形成的。橡皮襯套易磨損，下部徑向上止推軸承損壞，偏心聯接軸不夠可靠，周期短。

螺桿在襯套中的位置不同時，它們之間的接觸點也就不同。當螺桿斷面在襯套長圓形斷面的兩端時，螺桿和襯套的接觸為半圓弧線；而在襯套的其它位置時，螺桿和襯套僅有兩點接觸。由于螺桿和襯套是連續嚙合的，這些接觸點就構成了密封線，在襯套的一個導程T內便形成一個密封腔室。這樣，在沿單螺桿泵的全長上，襯套內螺旋面與螺桿的螺旋面形成了一個個封閉腔室。可見，襯套螺桿副的長度至少為襯套的一個導程，才能形成完整的密封腔。

式中Qt——泵的理論排量，m3/d；

e——螺桿的偏心距，m；

n——螺桿的轉速， r/min；

dp——螺桿截面的直徑， dp=2r，m；

T——襯套的導程， T=2t,m；

t——螺桿的螺距，m。

2. 泵的容積效率和系統效率

 1) 泵的實際排量Q與理論排量Qt的比值，稱為泵的容積效率，記作 ，用公式表達為 泵的容積效率實質上是一個排量系數，它與泵揚程、轉子與定子間配合的過盈量、轉子的轉速以及舉升液體的粘度等參數有關，是一個多變量函數。

2.泵的系統效率η定義為泵的有功功率(水力功率)Ph與泵的輸入功率Pin之比，即

其中：

3. 泵的扭矩

由于螺桿泵的吸入端和排出端存在壓差，所以螺桿襯套副中的液體將對螺桿施加力的作用。同時，定、轉子間存在過盈量，將會使定、轉子間產生摩擦阻力扭矩。(1) 轉子有功扭矩螺桿——襯套副將機械能轉換為液體的壓能，若不考慮損失，則由能量轉換關系可得

(2) 定子與轉子間的摩擦扭矩

 由于螺桿泵定子與轉子間存在過盈量，因此，當轉子在定子內轉動時，定子與轉子間就產生摩擦。定子對轉子施加摩擦扭矩的作用。

(3) 啟動扭矩

啟動扭矩的大小，與螺桿泵密封線的長度、定轉子間的過盈量以及橡膠的硬度和工作壓力有關，還與靜止時間的長短以及摩擦面的粗糙度有關。級數越多、粗糙度越大、橡膠硬度越高，以及定、轉子間過盈量越大、泵的工作壓力越高，泵的啟動扭矩也就越大。

三、 螺桿泵的工作特性曲線及其影響因素

1. 螺桿泵的工作特性曲線

泵的容積效率、系統效率及扭矩與舉升高度之間的關系。反映這種關系的曲線稱為螺桿泵的工作特性曲線。

2. 螺桿泵工作特性的影響因素

(1) 過盈量的影響

定、轉子表面的接觸線保持充分密封，而密封的程度取決于轉子與定子間的過盈量。

過盈量大，泵效高，但桿扭矩增加，易出現斷桿和定子橡膠磨損加劇。

過盈量小，泵效低，無上述問題。

因此，過盈量的大小直接影響泵效的高低。

(2) 轉子轉速的影響轉子的轉速越高，排量就越大。但是，轉速越高，抽油桿的離心力就越大，抽油桿的彎曲振動就越嚴重，抽油桿接箍與油管內壁的摩擦力也就隨之增大，同時，舉升高度也將因沿程損失的增加和定子橡膠磨損的加速而下降。因此，轉子的轉速不易過高，一般應小于500 r/min為宜。

（3）其它（粘度）粘度增加使得漏失量減小，有利于提高泵的容積效率和系統效率；另一方面，粘度的增加將使流動阻力增大而降低泵的充滿程度和舉升高度，泵的容積效率和系統效率也隨之降低。同時，泵的摩擦增大將增加阻力扭矩。

四、 螺桿泵的選擇

螺桿泵的選擇步驟：

1）應根據油井的產能確定出油井的產量，并確定所用螺桿泵的排量；

2）是根據泵的工作特性曲線確定在保證該排量下泵的舉升高度大小，并根據油井條件計算出所需泵的級數，同 時還要根據需要以及油井的實際條件確定合理的過盈量；

3）根據負載大小選擇抽油桿的材料與規格、電動機以及其它附屬部件。

1. 轉子轉速的確定

地面驅動單螺桿泵轉速的確定，受多種因素的影響。首先要考慮的是介質的粘度、磨蝕條件和定子橡膠的疲勞強度。

介質的粘度將影響泵的充滿系數。當泵旋轉時，在泵吸入口處空腔容積逐漸變大，這時，只要有一定的壓差液體便可迅速充滿空腔。當液體的粘度較大時，其流動性變差，

使得充滿系數降低從而降低泵的容積效率，并且隨著液體粘度的增加，這種影響程度增大。

在高含砂油井中，泵的壽命取決于定子橡膠的疲勞強度。由于定子和轉子間有一定的過盈量，轉子在定子內旋轉時定子橡膠將受到周期性地壓縮，從而產生摩擦面的溫升和疲勞。摩擦面的溫升往往可達到比介質溫度高幾十度，它加速了橡膠分子鏈的重新組合，使彈性模數減小，從而降低其疲勞特性及金屬和橡膠結合面上粘結劑的強度。這個溫升值和壓縮疲勞隨轉速的增加而增大，因此，在實際應用中要合理地選擇轉速以保證泵的壽命。

2. 泵級數和定、轉子長度的確定

單級螺桿泵滿足不了實際舉升高度(揚程)的需要，如同潛油電泵一樣需要多級泵。泵的級數Z可根據油井實際需要的泵揚程H和單級揚程Hj來確定，即

泵的級數確定后，就可確定定子和轉子的

長度。定子和轉子的長度由泵的級數和襯套的導程來決定。定子長度Ls為

 轉子長度Lr一般取定子長度Ls加上250～350 mm，以保證轉子能夠安裝到位.

3. 合理過盈量的確定

 螺桿泵的定、轉子間的過盈配合情況如圖11－25所示，其過盈量為δ=(b-a)/2。 為使螺桿泵具有容積泵的特點，就必須使定、轉子間的空腔保持良好的密封性，

即必須有一定的過盈值。其原因是：

1) 受加工工藝技術的限制，不能保證定子和轉子具有理想的幾何形狀；

2) 定子橡膠是彈性體，在一定的壓差下會發生彈性變形和漏失；

3) 由于轉子在運轉時會產生慣性力和液壓徑向力，這兩個力的合力將使轉子在合力的方向上壓縮定子橡膠而產生位移，從而使定、轉子間的另一側產生間隙。 螺桿泵在井下工作時，其總過盈量δ由初始過盈量δ0、由熱膨脹產生的過盈量δ1’以及由于浸油溶脹而產生的過盈量δ2’三部分組成。總過盈量δ可根據泵和油井條件估算，δ1’與δ2’可由實驗來確定。這樣，便可確定出初始過盈量δ0， 從而可為設計制造提供依據。

目前，螺桿泵的單級工作壓差主要是靠定、轉子間的過盈量來實現的。過盈量越大，級工作壓差就越大，轉子扭矩也越大；過盈量過小，單級工作壓差就越小，滿足不了油井舉升的需要。因此，定、轉子間的過盈量存在一個合理值。對于過盈量的確定，必須在掌握定子橡膠的物理特性，特別是橡膠的熱膨脹和溶脹性能的基礎上，才能實現過盈量確定的合理性。

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