国内不锈钢螺杆泵测试技术的研究及分类情况

【一】、国内螺杆泵测试技术的研究
　　20世纪80年代初期，螺杆泵机械采油设备开始应用于人工举升，在抽汲高赫度、高含气和高含砂原油中具有其他举升设备不能替代的优越性。螺杆泵工况测试技术是螺杆泵采油管理技术的基础，也是对油并进行诊断的条件。我国从1984年就已经引进螺杆泵并应用于油田生产，应用井数由初的9口井发展到2009年底的4000余口井。相比螺杆泵制造工艺和配套设备技术上的发展，沥青螺杆泵工况测试技术相对滞后，在20世纪90年代末期，国内才开始发展螺杆泵井专项测试技术，而当时油井生产管理仍然以依靠产量、动液面和电流等为参照的经验分析为主，缺乏系统性的设计、监测、工况诊断及优化办法。
　　抽油机井示功图法工况测试技术已成熟，在螺杆泵井分析中却难以找到类似方法可以直观描述井下工况的测试技术。由于螺杆泵的性，加之故障形式复杂，如果仅凭单一的测试方法诊断工况，符合率较低，所以实际诊断中采用综合测试技术，才能为管理者正确评价油井工况提供依据。螺杆泵综合测试技术从所属技术上划分，主要为经验测试技术、电参数测试技术、光杆载荷测试技术及机械振动测试技术。
　　国内螺杆泵测试技术的研究历经了十余年。自天津市工业泵厂1984年引进美国Allweiler公司螺杆泵技术以来，曾先后尝试了负载电流法、套管鳖压法、扭矩/轴向力法、振动法测试等多种方式，但现场操作仍以人工测试方式为主。2002年大庆采油工艺研究所提出螺杆泵井综合测试方法，并出一套完整的系统测试诊断平台。该平台包括无线测试仪硬件平台、测试诊断及优化设计软件平台，其中软件平台主要由基础数据库、系统诊断模块、系统优化设计模块构成。用户只需输入生产数据和光杆扭矩、轴向力载荷和电参数等数据，就可以该井的产能状况、工况及故障类型、杆柱校核结果及建议措施等信息，还可以进行举升系统设计和工作参数的优化等工作。该软件为螺杆泵井的系统优化设计、工况分析、故障诊断及措施调整提供了依据。现场应用表明，在所有的测试参数中，杆柱扭矩和轴向力载荷能够比较准确、清晰地反映螺杆泵系统常见的工作状况，因此也倍受用户推崇。但是，缺少其他数据的补充，单凭这2个测试参数难以识别举升系统的其他复杂工况和故障。因此如何完善基于扭矩/轴向力测试法的智能综合测试技术是国内近期亟待解决的难题。
　　【二】、螺杆泵的分类情况
　　螺杆泵依靠相互啮合空间的容积变化来输送流体。目前，螺杆泵按照螺杆数目可以分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、四螺杆泵和五螺杆泵。四螺杆泵只有美国金字塔少数公司生产，其特点与五螺杆泵类似。按照吸入方式，高粘度螺杆泵可以分为单吸式和双吸式。按照螺杆泵螺杆螺纹头数，分为单头和双头螺杆泵。
　　1、单螺杆泵
　　单螺杆泵，主要由螺杆、泵套(衬套)和万向联轴节组成。单螺杆泵转子是圆形断面的螺杆，它在形状的衬套(定子)中一方面作行星运动，一方面沿着定子内螺纹将液体向前推进，从吸入腔连续地移动到压力腔，腔内流体是轴向均匀流动、无涡流和搅动。
　　2、双螺杆泵
　　双螺杆泵是由主动螺杆(主杆)、从动螺杆(从杆)、泵体、阀、联轴器、过滤器、同步齿轮和滚动轴承组成。两根螺杆(转子)相互啮合，在衬套(定子)中运转，依靠所形成的密封腔的容积变化吸入和排出流体。流体是轴向均匀流动、无涡流和搅动。双螺杆泵转子和定子均为刚性材料制成，其制造精度要求比单螺杆泵高。按照吸入方式，双螺杆泵可以分为单吸式和双吸式。单吸式螺杆泵吸入腔和压力腔存在压差。单吸双螺杆泵通常要考虑平衡轴向力的液力平衡装置。双吸式双螺杆泵，泵体内装有两根左右旋单头螺纹的螺杆，由于螺杆两端处于同一压力腔中，螺杆上的轴向力自行平衡。主杆通过同步齿轮带动从杆回转，两根螺杆以及螺杆与泵体之间的间隙靠齿轮和轴承。
　　3、三螺杆泵
　　三螺杆泵，主要是由主杆、两根从杆和包容三螺杆的泵套组成。主杆螺纹凸形双头，从杆螺纹为凹形双头，两者螺旋相反。
　　4、五螺杆泵
　　双吸式五螺杆泵，泵套内装有五根左、右旋双头螺纹的螺杆，螺杆上的轴向力自行平衡。螺杆齿廓上有一段是渐开线，它起着主杆向从传递运动的作用。螺杆两端装有滚动轴承，螺杆与泵套之间的间隙。