螺桿泵采油特點(diǎn)與應(yīng)用分析

鄧?yán)?大慶油田第三采油廠第一油礦, 黑龍江 大慶 163000)

螺桿泵采油特點(diǎn)與應(yīng)用分析

鄧?yán)?大慶油田第三采油廠第一油礦, 黑龍江 大慶 163000)

螺桿泵采油作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，在油田中得到了廣泛的應(yīng)用，本文從螺桿泵采油工藝的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)螺桿泵采油工藝的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入分析。

螺桿泵;采油特點(diǎn);應(yīng)用分析

目前螺桿泵采油已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外各大油田的主要技術(shù)，該技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠提高舉升效率，在采油工程中有著非常廣泛的應(yīng)用。

1 螺桿泵采油特點(diǎn)

(1)螺桿泵采油工藝的優(yōu)點(diǎn) 相對(duì)于游梁式抽油機(jī)、水力活塞泵和電動(dòng)潛油泵，因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)只需要較小投資；螺桿泵可直接安裝于井口裝置的四通上方，只是在原油井口的基礎(chǔ)上，不需占用要太大面積，只需要簡(jiǎn)單的井口房就能解決防盜問(wèn)題；從螺桿泵的工作原理來(lái)看，其屬于螺旋稠油的容積泵，有著穩(wěn)定的流速和連續(xù)的軸向流動(dòng)，沒(méi)有流量脈動(dòng)，相對(duì)于游梁式抽油機(jī)，因?yàn)闆](méi)有機(jī)械傳動(dòng)和液柱的慣性損失，其效率可超過(guò)90%，是在當(dāng)前采油設(shè)備中具備較高效率和較小能耗的一種類型；能用于稠油舉升，通常情況下，螺桿泵所適用的原油流體為粘度在8000mPa.s(50℃)以下，可以應(yīng)用于多數(shù)稠油井；從理論上分析，螺桿泵輸送的砂漿含砂量最高可到80%，對(duì)于含砂原油，在含砂量不低于40%都可實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)，但不適用于砂埋情況；螺桿泵不會(huì)氣鎖，能用于油氣混輸，但是井下泵入口的游離氣會(huì)占用泵的有效容積；螺桿泵因其較小的占用面積，能直接應(yīng)用于斜直井段，使其能適用于水平井采油井或海上油田叢式井組；在正常工作狀態(tài)下，井口回壓可達(dá)到1.5MPa或者更高情況，能有效提升邊遠(yuǎn)井集輸效率；采油過(guò)程中出現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)情況下，會(huì)在泵上部沉積砂，相對(duì)于有桿泵，螺桿泵更易于恢復(fù)工作。

(2)螺桿泵采油的局限性 雖然螺桿泵采油工藝有著上述多種優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定缺點(diǎn)：定子易損、泵需要流體潤(rùn)滑、會(huì)因操作不當(dāng)造成泵損壞和較小的總壓頭。

定子易受損就會(huì)縮短其使用壽命，使得檢泵次數(shù)增加，檢泵過(guò)程中的起下管柱就會(huì)加大泵的使用費(fèi)用。定子工作中需要流體進(jìn)行潤(rùn)滑，如果工作中的潤(rùn)滑只是依靠液體就會(huì)導(dǎo)致泵高溫，加速定子彈性體老化或燒毀，此外，定子橡膠無(wú)法應(yīng)用于注蒸汽井。盡管螺桿泵有著較為簡(jiǎn)單的操作，但未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練而進(jìn)行的不正確操作就會(huì)導(dǎo)致泵損壞。多數(shù)情況下，螺桿泵應(yīng)用的井深在1000m附近。

2 螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用

螺桿泵在油田的應(yīng)用通常是在實(shí)際情況下，綜合分析作業(yè)環(huán)境后再對(duì)其進(jìn)行選擇，以此獲得最佳的采油工藝。首先，要從油井的產(chǎn)油需求出發(fā)來(lái)對(duì)螺桿泵進(jìn)行對(duì)應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證該螺桿泵采油系統(tǒng)能在達(dá)產(chǎn)油要求的前提下平穩(wěn)運(yùn)行。設(shè)計(jì)的第一步是對(duì)油田的產(chǎn)油量進(jìn)行預(yù)估，根據(jù)產(chǎn)油量來(lái)選定排量合理的螺桿泵，之后再根據(jù)這一主要參數(shù)對(duì)其他配套設(shè)施進(jìn)行選取和設(shè)計(jì)。

(1)地面驅(qū)動(dòng)裝置與泵型匹配 地面驅(qū)動(dòng)裝置的規(guī)格是根據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)來(lái)選取，合理的電動(dòng)機(jī)規(guī)格是提升螺桿泵系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素之一。首先是對(duì)螺桿泵功率進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得結(jié)果如下表1所示，有功功率和功率利用率有所不同，部分井的電動(dòng)機(jī)功有著過(guò)大的功率配置，在進(jìn)行泵型選擇時(shí)需要考慮到相關(guān)安全系數(shù)，1號(hào)井所用泵型的配套電動(dòng)機(jī)功率可選取7.5kW，2號(hào)井采用的泵型配套電機(jī)功率可選18.5～22kW，3號(hào)井所用泵型配套電動(dòng)機(jī)功率可選22～30kW。為進(jìn)一步提升螺桿泵的效率，擴(kuò)大螺桿泵的適用范圍，可對(duì)裝置進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)無(wú)極調(diào)速地面驅(qū)動(dòng)裝置和可置換發(fā)動(dòng)機(jī)的形式，使螺桿泵和電動(dòng)機(jī)滿足油井產(chǎn)液變化的需求。

(2)泵最佳時(shí)機(jī)排量與油井產(chǎn)能匹配 螺桿泵選型的基礎(chǔ)是油井產(chǎn)能數(shù)據(jù)，對(duì)螺桿泵的水力特性曲線進(jìn)行分析，找到其最佳工作范圍，在此區(qū)域內(nèi)對(duì)額定揚(yáng)程和沉沒(méi)度進(jìn)行設(shè)定，對(duì)這一狀態(tài)下的理論排量進(jìn)行查詢。在此過(guò)程中需要對(duì)下井后的相關(guān)影響因素進(jìn)行分析，主要包括漏失、氣體以及定子橡膠的溫脹和溶脹三類。通過(guò)之前的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和相關(guān)試驗(yàn)證明可得出結(jié)論，在額定揚(yáng)程和設(shè)定沉沒(méi)度情況下，泵的實(shí)際排量為理論排量的60%，可以參考此數(shù)值來(lái)對(duì)泵的排量進(jìn)行選型。

(3)抽油桿的選擇 螺桿泵配套選用抽油桿為摩擦焊接式空心抽油桿或普通實(shí)心抽油桿的情況下，其防脫鉤性能、剛度以及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度都無(wú)法滿足需求，使用過(guò)程中可能出現(xiàn)斷脫等情況。因此，需要對(duì)抽油桿進(jìn)行優(yōu)化，可采取鐓鍛式防脫空心抽油桿以及防脫實(shí)心抽油桿，能有效提升抽油桿的防脫口性能、剛度以及抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，力學(xué)性能數(shù)據(jù)上能獲得超過(guò)2.0的安全系數(shù)。

其他配套技術(shù)還包括螺桿泵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)裝置的密封、防斷脫抽油桿、空心轉(zhuǎn)子螺桿泵采油技術(shù)等。螺桿泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)整軟件可在下井前對(duì)螺桿泵的設(shè)計(jì)、組裝和檢驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化。地面驅(qū)動(dòng)裝置需要密封的位置為減速器下油封和井口盤根盒密封，可通過(guò)將機(jī)械密封加到盤根盒式動(dòng)密封下來(lái)提升密封效果。在抽油桿防斷脫方面，除了對(duì)抽油桿進(jìn)行優(yōu)化外，還可在地面驅(qū)動(dòng)裝置安裝防反轉(zhuǎn)裝置和泵入口處增加止回閥來(lái)避免液體回流而導(dǎo)致的高速反轉(zhuǎn)脫扣?？招霓D(zhuǎn)子螺桿泵采油技術(shù)能有效解決實(shí)心螺桿泵無(wú)法進(jìn)行壓力測(cè)試的問(wèn)題，也為大排量洗井提供一定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著螺桿泵采油技術(shù)的不斷完善，該技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在聚合物驅(qū)油的井中，螺桿泵有著良好的應(yīng)用效果，作為替代技術(shù)能有效解決油管偏磨和抽油桿偏磨的問(wèn)題。螺桿泵采油工藝因其高效而成為后期首選的舉升設(shè)備之一。

[1]操建平,孟慶昆,高圣平,王向東,胡貴.影響螺桿泵密封性能的直接因素分析[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2011,(11)∶5-10.