采油單螺桿泵的發展歷史過程

螺桿泵的歷史較長，在20世紀20年代中期法國人勒內·莫依諾發明設計出這種泵，在30年代
初期，莫依諾原理獲得專利權，很快便有很多公司開始生產螺桿泵。1945年以來，螺桿泵在技術和制
造工藝上都做了大量的改進和完善，繼法國之后美國、前蘇聯以及加拿大等國家都開展了螺桿泵的研
制和應用，在50年代中期，莫依諾原理(MoynoTheory)被用于鉆井工業中，80年代初期，螺桿泵被
用作石油工業中的人工舉升設備，Kois&Myers公司是首批采油螺桿泵制造商，他們把螺桿泵作為一種
代替常規舉升工藝的替代技術推向市場。我國從80年代中期將螺桿泵引入到油田生產當中，1986年
大慶油田從加拿大Griffin公司引進螺桿泵在油田試用，從此國內廠家便開始了較系統地研制井下采油
螺桿泵。
目前，井下采油螺桿泵大致可分為以下四種結構形式:一是地面驅動采油單螺桿泵，它是井下采
油螺桿泵中最簡單的結構形式，也是國內外井下采油螺桿泵采用的主要結構形式，由于是利用抽油桿
傳遞泵所需要的扭矩，因此在大排量情況下很難實現深井采油。二是電動潛油單螺桿泵，它的最大特
點是不需要抽油桿傳遞動力，特別適合于深井、斜井和水平井采油作業，較早開展這種泵的研究工作
的是前蘇聯和法國，近年來，美國等發達國家也開始重視電動潛油螺桿泵的開發，并在多砂、高粘深
井、定向井、水平井中采用，取得了很好的效果，在某些情況下，電動潛油螺桿泵的使用壽命甚至比
電動潛油離心泵高5倍。三是單螺桿液動機一單螺桿泵裝置，這種裝置將地面動力液送入井下的頂部螺
桿襯套副中，以頂部螺桿襯套副作為動力，驅動底部螺桿襯套副旋轉，由底部螺桿襯套副作為泵來實現
采油作業，目前這種裝置在國外已投入現場應用，但數量很少。四是多頭螺桿泵，與單頭單螺桿泵相
比，它大大地減小了泵的凡何尺寸，提高了泵的排量和壓頭，降低了泵的轉速。
在國外較普遍應用的是井下采油單螺桿泵，目前井下采油單螺桿泵的最大下井深度已達到2438m，
最大排量已達795m3/d，泵的平均凈舉升高度為900一1550m，排量為80一160m3/d，在這種情況下泵
的系統效率在63%左右，美國一家石油公司曾對螺桿泵采油系統、電動潛油離心泵和有桿泵抽油系統
三種采油設備，在水驅采油井中進行同樣條件下的采油試驗，試驗結果表明，三種采油系統的效率分
別為63.4%、52.4%、50.4%，其中螺桿泵采油系統的效率最高，此外螺桿泵采油系統的裝備投資費用比
另外兩種采油裝備低20%一30%以上，定子的平均壽命為1一2年，地面驅動部分的壽命在5年以上。
另外，泵的工作壽命主要取決于定子襯套材料的性能，定子材料受到多種因素的影響，如溫度、芳香
族化合物、HZS等，因此深入研究不同環境條件下的定子襯套材料是提高采油螺桿泵性能和工作壽命
的關鍵。目前，國外主要研制了4種橡膠材料作為螺桿泵定子襯套副的材料，即丁睛橡膠、超高丙烯
睛含量橡膠、氫化丁睛橡膠和含氟橡膠。目前國外開發的高丙烯睛含量橡膠能成功地用于溫度為40℃，
芳香族化合物含量達11%的油井中，且能保持較好的機械性能，這種橡膠已成功地用于250℃的高溫油
井中;氟橡膠能適應較高的溫度，但機械性能不夠好，因此工作壽命不長，在定子橡膠中加入添加劑
對減小螺桿一襯套副之間的摩擦很有益處，尤其在高含水高含氣井中。在磨蝕和腐蝕環境下表面硼化處
理的轉子比表面鍍鉻的轉子壽命長得多，實驗已證明，表面硼化處理的轉子壽命是表面鍍鉻的5倍。
在原油開采中，螺桿泵抽油井有抽油機井不可比擬的優點:首先螺桿泵地面設備簡單、緊湊、操
作安全可靠、管理方便、重量輕占地面積小、一次性投資少。其次由于螺桿泵是螺旋抽油的容積泵，
排量均勻無脈動，軸向流動流速穩定，因此沒有液柱和機械傳動的慣性損失，泵內無閥件和復雜的流
道，所以水力損失小，故障率低且泵效高，成為現有機械采油設備中能耗最小、效率較高的機種之一，
同時由于能均勻地排液和吸液，溶解氣不易從原油中析出，從而減少了氣體對泵效的影響，不會發生
氣鎖，因此較適合高含氣井。再者螺桿泵是靠橡膠定子和鍍鉻轉子擠壓配合，使進入密封腔的流體隨
轉子的轉動從吸入端向排出端移動，而且轉子和定子之間腔室位置的橫截面積和體積都是相同的，腔
室移動排油不存在配合間隙和余隙容積問題，不可能發生砂卡、閥失效、氣鎖等有桿泵常見的故障，
所以適合抽汲高粘度和產含砂原油，一般的螺桿泵適合輸送粘度為80OmPas以下的流體，特殊的螺桿
泵能輸送粘度更高的流體。
與其它各種采油方式一樣，它也有自身的缺點:一是容易出現定子脫膠的問題，定子脫膠的原因
是由于高速旋轉摩擦產生大量的熱，使被硫化的橡膠在高溫下老化而與鋼管脫離，這就要求橡膠定子
具有良好的耐磨、耐腐蝕和耐熱等物理化學性質，同時，還應具有良好的機械性能。再者螺桿泵的排
量低，螺桿泵采油系統的排量隨轉數的不同而不同，通常情況下，下泵深度為12O0m時的最大排量為
80m，左右。
隨著合成橡膠技術和砧結技術及注聚合物采油技術的發展，螺桿泵不斷得到推廣應用，目前，我
國大慶、勝利等油田已廣泛應用地面驅動單螺桿泵開采原油，并取得了較好的經濟效益。

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