提高螺桿泵采油井系統(tǒng)效率探索

劉新宇 蘭海濤 李春保（青海油田鉆采工藝研究院）

提高螺桿泵采油井系統(tǒng)效率探索

劉新宇 蘭海濤 李春保（青海油田鉆采工藝研究院）

青海油田難采儲量占很大一部分，動用程度低，地層出砂、結(jié)蠟,嚴(yán)重制約油井正常生產(chǎn)，導(dǎo)致油井檢泵周期短、油井產(chǎn)量低、開發(fā)成本高。通過這幾年的努力，螺桿泵采油工藝技術(shù)在青海油田得到推廣應(yīng)用，并且不斷成熟完善。螺桿泵采油井能耗規(guī)律也得到認(rèn)識，提高螺桿泵采油井系統(tǒng)效率方法取得了較大的進(jìn)步。

螺桿泵 難采儲量 產(chǎn)液能耗 系統(tǒng)效率

青海油田開發(fā)的區(qū)塊以砂巖油藏為主，淺層油藏分布面積廣，開發(fā)難度大，儲層原始壓力、地層壓實(shí)程度、滲透率、地層溫度都很低，原油膠質(zhì)、蠟質(zhì)含量高，油井出砂、結(jié)蠟嚴(yán)重，采出困難。隨著淺層油田的持續(xù)開發(fā)，產(chǎn)液含水上升，淺層油藏油井結(jié)蠟、出砂現(xiàn)象加劇，熱洗液對油層污染加大，這些因素導(dǎo)致油井檢泵周期短、作業(yè)井次頻繁，增加了油田的開發(fā)成本。螺桿泵沒有上下運(yùn)動的閥件，具有舉升介質(zhì)連續(xù)均勻、不受輸送液體含固體顆粒及蠟質(zhì)的影響、變頻控制系統(tǒng)可在地面輕松實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)節(jié)等特點(diǎn),在青海油田淺層出砂油藏中推廣應(yīng)用，徹底解決了油井結(jié)蠟、砂卡的問題，延長了油井檢泵周期。通過這幾年的努力，青海油田螺桿泵采油工藝技術(shù)達(dá)到了一個新的水平。通過實(shí)踐中的摸索，螺桿泵井產(chǎn)液耗能和泵進(jìn)出口壓差的關(guān)系也得到了認(rèn)識，在螺桿泵井上也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。

1 螺桿泵采油井能耗特性

青海油田螺桿泵采油井主要集中在油砂山油田、躍進(jìn)Ⅱ號油田。目前，油砂山油田油井總數(shù)300 多 口 ， 平 均 泵 掛 深 度 425m， 產(chǎn) 液 綜 合 含 水40% ， 單 井 平 均 日 產(chǎn) 液 量 2.02t， 以 抽 油 機(jī) 井 生 產(chǎn)為主。結(jié)蠟對抽油泵影響嚴(yán)重，熱洗液對油層傷害大，采用蒸汽清蠟很不徹底，依靠作業(yè)維護(hù)油井正常生產(chǎn)，抽油機(jī)井檢泵周期平均 136天。引入螺桿泵采油技術(shù)后，平均泵掛深度 413m，螺桿泵采油井平均檢泵周 期 325天。油 砂山油田這幾年油 井產(chǎn)液噸百米耗電量與螺桿泵進(jìn)出口壓差的規(guī)律如圖1所示。

圖1 油砂山油田螺桿泵井能耗特征

躍進(jìn)Ⅱ油田的主要特征是地層出砂卡泵嚴(yán)重。目 前 ， 該 油 田 油 井 總 數(shù) 252 口 ， 正 常 生 產(chǎn) 油 井 129口 ， 單 井 日 產(chǎn) 液 量 5.56t， 油 井 產(chǎn) 液 綜 合 含 水60%，抽油機(jī)井平均檢泵周期80天，平均泵掛深度915m。采用螺桿泵采油后，螺桿泵檢泵周期達(dá)到354天，平均泵掛深度738m，螺桿泵采油井平均產(chǎn)液噸百米耗電量低于抽油機(jī)井。

2 螺桿泵采油能耗特征曲線的認(rèn)識

從油砂山油田和躍進(jìn)Ⅱ油田螺桿泵能耗特效曲線 （圖1、 圖2）可以看出 ， 由 于 各 個 區(qū) 塊 原 油 物性的差異，螺桿泵能耗特性曲線存在差異。螺桿泵進(jìn)出口壓差和產(chǎn)液噸百米耗電量分布規(guī)律基本符合二次曲線方程，表現(xiàn)出兩邊能耗高，中間能耗低的特征。這也符合螺桿泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，容積效率、機(jī)械效率隨螺桿泵進(jìn)出口壓差而變化的規(guī)律。

螺桿泵進(jìn)出口壓差較低、無產(chǎn)液量漏失時，容積效率為 100%，轉(zhuǎn)子和定子橡膠摩擦力大，機(jī)械效率低，系統(tǒng)效率低，油井產(chǎn)液耗電量升高。

圖2 躍進(jìn)油田螺桿泵能耗特征

螺桿泵進(jìn)出口壓差繼續(xù)升高時，有少量液體漏失，容積效率緩慢降低，轉(zhuǎn)、定子間的干摩擦變?yōu)橛袧櫥哪Σ粒瑱C(jī)械效率緩慢升高；當(dāng)進(jìn)出口壓差繼續(xù)升高時，一部分液體漏失，定、轉(zhuǎn)子間的摩擦變?yōu)榕c液體的摩擦，摩擦損失很小，機(jī)械效率很高。在這一區(qū)域，容積效率開始急劇下降，機(jī)械效率已接近最大值，總效率最高，油井產(chǎn)液耗電量降低。

螺桿泵進(jìn)出口壓差進(jìn)一步升高，液體漏失量也隨著進(jìn)一步升高，雖然定、轉(zhuǎn)子間的摩擦仍然為與液體的摩擦，機(jī)械效率很高，但是容積效率開始急劇下降，油井產(chǎn)液量隨壓力的上升而降低，油井產(chǎn)液量低，單位產(chǎn)液耗電量升高。

3 螺桿泵能耗特性曲線的應(yīng)用

青海油田不斷完善認(rèn)識螺桿泵能耗特性曲線，并且根據(jù)螺桿泵能耗特性曲線指導(dǎo)螺桿泵井作業(yè)設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)泵掛深度必須在螺桿泵能耗特性曲線最佳能耗區(qū)域。油砂山油田泵掛深度普遍較淺，下泵深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致泵進(jìn)出口壓差過小，主要能量消耗為機(jī)械摩擦，油井產(chǎn)液消耗的能量只占一部分，系統(tǒng)效率低。因此，要求生產(chǎn)廠家減少螺桿泵定、轉(zhuǎn)子之間的過盈配合量，使螺桿泵最低能耗區(qū)域左移，達(dá)到減少機(jī)械摩擦、提高系統(tǒng)效率的目的。

對于下泵深度過深的油井，螺桿泵進(jìn)出口壓差過大，雖然有一定的沉沒度，但是螺桿泵的漏失量過大，產(chǎn)液量少，系統(tǒng)效率也低。因此，建議不采用螺桿泵生產(chǎn)或使油井保持一定的沉沒度。

螺桿泵在生產(chǎn)過程中，及時跟蹤油井的生產(chǎn)情況，對于泵進(jìn)出口壓差過小的油井，加快螺桿泵的轉(zhuǎn)速；對于泵進(jìn)出口壓差過大的油井，降低螺桿泵的轉(zhuǎn)速，始終使螺桿泵保持合理的沉沒度。

4 結(jié)論

通過這幾年的實(shí)際探索，螺桿泵采油技術(shù)在青海油田比較適應(yīng)低產(chǎn)、地層疏松的油藏，不但可以延長油井的檢泵周期，而且保持螺桿泵合理的進(jìn)出口壓差，油井產(chǎn)液單位能耗低于抽油機(jī)采油方式。但是，螺桿泵的下泵深度還有一定的限制，不適合泵掛深度過深的油藏。針對淺層油藏，螺桿泵定、轉(zhuǎn)子之間的過盈配合量還需要進(jìn)一步的優(yōu)化，真正達(dá)到高效節(jié)能的目的。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.002

2013-01-05）

劉新宇，工程師，1997年畢業(yè)于西安石油學(xué)院（采油工程專業(yè)），從事節(jié)能研究工作，E-mail：lxyhseqh@petrochina.com.cn，地址：甘肅敦煌七里鎮(zhèn)青海油田鉆采工藝研究院，736200。