一臺井下螺桿泵主要包括水力部分(轉子鑲嵌在定子內)和驅動部分,驅動部分借助于連桿將軸轉動傳遞給水力部分。這種連接可以通過多種方式完成:鉸鏈連接、連接(如萬向節(jié))或者柔性連接裝置。
驅動裝置(發(fā)動機、柴油機或者其他原動機)連接輸入軸,將其能量轉化成軸轉動的機械能。軸由驅動部分的軸承支撐,驅動軸轉動帶動水力部分的轉子偏心運動。在轉子與定子之間形成腔室。轉子的偏心運動驅替腔室內的流體“移動”(用術語說是推進),將流體沿著軸的方向從吸入口(進口)運送到出口(也就是克服出口壓力舉升液體)。因為流體實際上是機械式的驅替,所以各類螺桿泵屬于旋轉泵分支。
如果將螺桿泵連接到“發(fā)電機”上,而不是電動機或其他負荷(比如鉆頭),轉子在不同的壓力驅動下轉動,實際上泵就變成了液壓馬達,源于泵送機械的術語(注意:水力渦輪機反轉時的運行同管道泵運動相似)。利用流體的能量轉換成轉動軸的機械能——從偏心轉子,經由連桿到驅動軸,再到負荷。因此,當機械能轉化成水力能時為井下螺桿泵;相反,當水力能轉化為機械轉動能時為液壓馬達。在油田勘探鉆井時,這樣反轉運行的裝置被稱為“井下螺桿鉆具”,它利用鉆井液作為工作流體驅動定子內的轉子,同時潤滑鉆頭和沖刷攜帶巖屑。在這種情況下,水力部分(轉子和定子)被稱為“動力部分”,它的作用是給鉆頭傳遞動力。圖2 -3是一套完整的鉆井設備(井下螺桿鉆具),它包括自身動力部分、軸承、密封、鉆頭、扶正器和其他輔助設備。這樣一套裝置(被油田鉆井人員稱為“管柱”)由井下螺桿鉆具、輸送管和鉆井機構組成,所有這些設備都被下入井眼中并在其中運轉。在地面,通常用污泥螺桿泵或者往復泵將鉆井液泵入井下。
井下螺桿泵與井下螺桿鉆具結構圖如下:
井下螺桿泵與螺桿鉆具的區(qū)別井下螺桿泵與螺桿鉆具的區(qū)別