螺杆泵地面直驱装置密封方案

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,原驱动装置,直驱装置,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(35%）,综合节电率大于10%,5、节能效果明显,无机械传动(节能712%),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,压缩机用气膜单端面密封,三、目前机械密技术的发展水平,常规实用密封形式液膜密封,泵用液膜单端面密封,泵用液膜双端面密封,高压泵用液膜单端面密封,三、目前机械密技术的发展水平,泵用液膜串联密封,常规实用密封形式油膜密封,泵用油膜双端面波纹管密封,压缩机油膜单端面密封,压缩机油膜双端面密封,适用于各类高温油品的密封。,三、目前机械密技术的发展水平,常规实用密封形式常规密封,平衡型单端面密封,多弹簧静止式平衡型结构单端面密封,多弹簧非平衡型双端面密封,多弹簧静止式平衡型集装式机械密封,平衡型卡盘式密封,平衡型单端面无死区集装式密封,三、目前机械密技术的发展水平,密封形式与结构特点对比,密封形式,膜密封,气膜,液膜,油膜,主密封非接触运转，端面温升大大降低；副密封为膜密封，非接触运转，使用寿命长；可实现缓冲液体的无泄漏及长周期运转；集装式结构，整体安装准确、便捷；阻止介质的泄漏，保护介质不受污染；密封压力一般较高；但运行成本相对较高。,膜常规密封,主密封接触运转，静环（碳化硅/浸渍石墨），动环（碳化硅），辅助密封（氟橡胶/乙丙橡胶/全氟醚)；多弹簧静止式，平衡型；集装式结构，整体安装准确、便捷；密封压力相对较低；运行成本低。,三、目前机械密技术的发展水平,密封形式与结构特点对比,密封结构,单端面密封,结构相对简单；流体动压槽端面密封结构，可实现密封介质的无泄漏，且具有优良的防抽空、防固体颗粒能力。,串联密封,双端面密封,结构相对复杂；主密封失效后，副密封短时间内起主密封作用，防止介质泄漏。,结构复杂；主副密封均为上游泵送机械密封，可实现密封介质、缓冲液体的零泄漏。,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,密封形式,多弹簧静止式平衡型集装式机械密封,气膜单端面密封,螺杆泵井口密封,结构形式,电机底部密封,优点：工艺简单技术成熟成本较低,电机上部密封,优