從采油螺桿泵的“機、桿、泵”角度分析，確定螺桿泵的合理轉速范圍。在試驗基礎上，對比分析實現同排量的低轉速大泵和高轉速小泵的額定壓力點扭矩值。探討以較高轉速螺桿泵在大慶油田應用的可行性，為今后進行螺桿泵的合理配套和使用提供技術支撐。

1、概述

　　采油螺桿泵以其一次投資少、節能高效、適應能力強的特點在大慶油田獲得廣泛的應用。在螺桿泵應用初期，螺桿泵高轉速運轉帶來很多負面的影響，因此螺桿泵以低轉速運轉得到了業內人士的普遍認可。然而，通過大慶油田8100 多口螺桿泵井的應用分析，螺桿泵的整體應用效果優勢并不比抽油機等其它機采方式明顯，主要原因之一是由于螺桿泵應用的轉速偏低，致使螺桿泵采油系統效率低，檢泵周期短，安全性差，維修費用高。大慶油田螺桿泵機采井的平均運行轉速約為100r/min，有較大的提升空間。

2、轉速對井下螺桿泵的影響分析

　　為驗證轉速對螺桿泵的影響， 進行了GLB280- 20 和GLB800- 20/K 的試驗對比，數據見表1。

　　分析表1 數據得出：螺桿泵的排量是隨轉速的提高，線性增加的，排量與轉速成正比。扭矩隨轉速的升高扭矩有波動，但整個過程中扭矩變化不大。轉速和排量的增加，對泵的扭矩影響不大。分析表2 中數據可知，在壓力相同和排量幾乎相同情況下，GLB800- 20/K 的扭矩是GLB280- 20 泵的2.36 倍。由此可知，在較高轉速下使用小排量泵替代大排量泵，而且泵的工作扭矩顯著降低。

　　螺桿泵既是容積泵，又具有部分離心泵的特性。在大慶油田多數螺桿泵井以低速運轉，只是利用了螺桿泵的容積泵特點，而離心泵的特點沒有充分利用，致使螺桿泵的生產制造走向以下兩個誤區：

　　2.1、為提高揚程和泵效，只得增加螺桿泵定轉子的過盈量。增加定轉子過盈量又會產生定轉子相對扭矩增大，嚴重的定轉子抱死。

　　2.2、為提高揚程，不得已增加螺桿泵的級數。級數的增加也會使定轉子的相對扭矩增大，增加桿柱和地面驅動設備的負荷。在選用較高轉速運轉的小排量泵替代大排量泵時，一定要兼顧螺桿泵的定轉子過盈量合理設計，充分利用橡膠的溫脹和溶脹的特性，定轉子的磨損量要靠溶脹和溫脹的特性來補償。為防止定子橡膠的溶脹將定轉子抱死，適當的磨損可以抵消一部分橡膠的溶脹量。充分利用螺桿泵的離心泵特性，在保證螺桿泵的揚程前提下，確定螺桿泵的合理設計級數，避免不必要的投入。采用同排量下采用高轉速小泵扭矩的降低而產生了4 個方面的有益效果：

　　a.可以減小地面驅動裝置的功率，減少設備成本，節約能源;

　　b.可以減小抽油桿徑，增加桿、管的環形空間，減小抽油桿接箍與油管磨損的幾率，提高螺桿泵的檢泵周期。

　　c.抽油桿直徑的減小，降低了驅動裝置的軸向負荷，提高驅動裝置的運行壽命;

　　d.泵扭矩的減小，可以降低桿扶正器對油管作用的徑向分力，減小桿、管的磨損，進一步提高螺桿泵的檢泵周期。

　　e. 由于采用高轉速小泵使桿柱積累的扭矩和液位差產生的反轉扭矩降低，提高了螺桿泵采油系統的安全性。

　　從井下泵角度分析，提高現有螺桿泵運行轉速十分必要的。

3、轉速對桿柱的影響分析

　　前面通過試驗， 得出280r/min 的GLB280- 20 泵的排量與150r/min 的GLB800- 20/K 泵相當。假設這兩種螺桿泵應用于同一口油井，使用相同的油管，泵掛深度1000m，產量、油壓和套壓相同情況下，動液面500m，井液平均粘度為10mPa.s。假設GLB280- 20 泵選用CYG22 實心抽油桿， 轉速280r/min ;GLB800- 20/K 選用CYG25 實心抽油桿，轉速150r/min。通過計算對兩種抽油桿進行拉力和扭矩數據對比。

4、轉速對地面驅動裝置的影響分析

　　地面驅動裝置溫升是制約螺桿泵轉速提高的主要因素。國內螺桿泵驅動裝置由于制造工藝水平落后，減速箱體等零件加工精度差，致使整機裝配精度不高。因為國內螺桿泵運行的低轉速必須采用2 級減速結構，即齒輪副和皮帶輪的2 級減速，這種結構設計相互作用的摩擦副較多，支撐的軸承組和密封的密封圈以及嚙合的齒輪都增加熱量，使溫度升高。在加載試驗時溫升較高，尤其轉速提高到200r/min 以上時，溫升超過標準規定值。由于采用較高轉速運轉，一方面可以減小抽油桿的桿徑，從而減輕了桿柱重量加載地面驅動裝置的軸向負荷，進而減少驅動裝置的溫升。另一方面降低了扭矩，降低了驅動裝置的電機功率。目前，提高國內驅動裝置的加工水平是高轉速螺桿泵驅動裝置廣泛應用的前提。如果采油螺桿泵采用較高的轉速，可以效仿國外的驅動裝置采用皮帶輪1 級變速，減少了生熱的部位，溫升就能夠滿足規定要求。

　　在驅動裝置較高轉速運轉，許多人有一種偏見：運行轉速高，皮帶輪容易飛出，安全性差。在采油廠多次發生的飛輪事故中都是反轉過程中皮帶輪運轉超過極限速度時碎裂飛出，沒有一臺驅動裝置是正轉運行時皮帶輪碎裂飛出的。影響驅動裝置安全性最大的是扭矩積累的勢能而不是運轉的轉速高低。

5、結論和認識

　　5.1、合理提高螺桿泵的工作轉速，可以由小排量泵替代大排量泵，降低了螺桿泵的工作扭矩和軸向負荷，提高了地面系統的安全性和使用壽命。

　　5.2、通過合理選用抽油桿和桿扶正器，優化布置，增大桿管的環形空間，減小管桿偏磨，可以在較高轉速下，達到延長螺桿泵的檢泵周期目的。

　　5.3、小排量泵較高轉速運轉，所配的抽油桿直徑小、驅動裝置功率小，直接降低螺桿泵的一次性投入成本，降低了系統能耗。必要時，可以采用上粗下細的組合抽油桿也是一個較好的辦法。

　　5.4、通過不斷提高螺桿泵的工藝水平，提高螺桿泵定轉子的加工精度，提高螺桿泵定子橡膠的適應性。通過優化組合、合理配套，國產螺桿泵的應用水平一定會有質的飛躍。