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13.4水力驱动分层注水新技术

提出了一种新型分层注水技术，即水力驱动式单螺杆泵分层注水技术，该技术是将水力驱动单螺杆泵装置应用到分层注水中，针对同一井眼高、低压注水层位要求，通过能量的合理转换，达到配注的目的，降低了能量损失，具有高效节能的特点。13.4水力驱动分层注水新技术水力驱动分层注水技术

水力驱动单螺杆泵分层注水系统的井下机组主要包括单螺杆马达模块、中间传动装置模块、单螺杆泵模块及辅助装置；马达模块：将注入的动力液的液体能转化为机械能带动下部泵工作，同时将工作后的动力液注入低压注水层；中间传动装置模块：主要包括上、下部联轴装置，中空传动轴及止推轴承组；上、下部联轴装置可采用软轴或万向联轴器，用来传递螺杆与主轴间的转速与转矩；空心轴上的轴向力止推方式可采用集中止推式或分散止推式；泵模块：将注入的动力液进行增压后注入高压注水层；辅助装置：包括定量配水器、封隔器、单向阀等；定量配水器完成对注入流量的定量分配；封隔器、动密封等将注入流量进行有效隔离，保证分层注水的同时配注，互不干扰；在管柱最下端配有单向阀，可用来进行反循环洗井。13.4水力驱动分层注水新技术水力驱动单螺杆泵分层注水系统组成

13.4水力驱动分层注水新技术水力驱动单螺杆泵分层注水系统工作流程来自地面注水管网或动力泵的动力液，由油管输入到井下机组部分，经配水器定量分配后，分成两部分。一部分动力液进入马达，驱动马达的螺杆转动，同时液体能转化为机械能，带动下部的单螺杆泵工作；另一部分动力液由环形流道进入单螺杆泵。进入马达的动力液，经马达工作后液体压力降低，注入到上部低压注水层；进入泵的动力液，经泵增压后注入到下部高压注水层；这样就完成了不同注水层的配注。

根据马达与泵的螺杆头数不同，井下机组匹配方案不同，即存在单头马达带动单头泵，多头马达带动单头泵，多头马达带动多头泵的多种不同匹配方案；在相同生产参数下，多头马达比单头马达理论输出扭矩较大、功率相对较高、所需流量较大，因此，马达头数成为匹配方案的重要参考因素；匹配条件：马达扭矩大于泵的转矩，并保持适当余量，保证螺杆马达能够正常驱动螺杆泵的运转；设计参数：总注入量、机组总长度、螺杆马达降压和螺杆泵增压；螺杆马达和螺杆泵分流比：12:8、13:7、14:6、15:5，16:4、17:3、18:2；13.4水力驱动分层注水新技术单螺杆马达与单螺杆泵的匹配方案1:2~5:6头螺杆衬套端面曲线图

以3/4头螺杆马达带动单头螺杆泵的匹配方案为例，对注水系统的井下机组进行了结构设计，如右图所示；单螺杆泵：主要组成部分是转子和定子，转子是一根钢制螺杆，表面镀有耐磨性材料，定子是硫化在金属外壳内壁上的橡胶衬套；单螺杆马达模块：包括转子、定子、防脱帽、防脱接头、防脱杆等，单螺杆马达的转子头数为N，定子头数为N+1，根据马达转子头数值的不同，单螺杆马达分为单头单螺杆马达和多头单螺杆马达;传动轴总成：传动轴上、下端分别与联轴装置联结，负责传递转速和扭矩；13.4水力驱动分层注水新技术水力驱动单螺杆泵注水系统井下机组的结构方案井下机组结构图单螺杆泵1-转子2-定子3-金属外壳单螺杆马达总成1-防脱帽2-防脱接头3-防脱杆4-金属外壳5-定子6-转子单螺杆马达总成定量配水器：系统中马达和泵的注入流量是靠配水器来定量分配的，现有配水器类型有固定式、活动式、偏心式等，配水器的基本工作原理采用孔板节流的原理，通过水嘴控制各层的注入流量。

液压驱动，结构简单，安装方便，具有一定经济性，节省投资；依靠能量转移完成不同地层注水，改进了原来只依靠水嘴节流损失实现有效注水的技术，实现了注水能量的合理、充分的利用，达到了节能的目的；作为增压注水泵使用，具有较大的增压幅度，易满足注水压力要求；流道连续，在注聚合物时，能够减少对聚合物的剪切所造成的长链破坏，提高了注聚合物驱油的合格率；螺杆马达与螺杆泵间只需动密封就可实现分层注水，达到配注要求，可靠性高；无杆泵工艺技术，有效地避免了常规有杆泵系统中，因管杆偏磨严重造成的油杆断脱、油管损伤、磨屑卡泵等问题；泵内只需单个阀件且无复杂流道，流量无脉动，流速稳定，排量均匀，水力损失小，因此泵效高，故障率低；13.4水力驱动分层注水新技术新型分层注水技术的优势

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