提高螺桿泵采油井系統效率探索

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、結蠟,嚴重制約油井正常生產，導致油井檢泵周期短、油井產量低、開發成本高。通過這幾年的努力，螺桿泵采油工藝技術在青海油田得到推廣應用，并且不斷成熟完善。螺桿泵采油井能耗規律也得到認識，提高螺桿泵采油井系統效率方法取得了較大的進步。

螺桿泵 難采儲量 產液能耗 系統效率

青海油田開發的區塊以砂巖油藏為主，淺層油藏分布面積廣，開發難度大，儲層原始壓力、地層壓實程度、滲透率、地層溫度都很低，原油膠質、蠟質含量高，油井出砂、結蠟嚴重，采出困難。隨著淺層油田的持續開發，產液含水上升，淺層油藏油井結蠟、出砂現象加劇，熱洗液對油層污染加大，這些因素導致油井檢泵周期短、作業井次頻繁，增加了油田的開發成本。螺桿泵沒有上下運動的閥件，具有舉升介質連續均勻、不受輸送液體含固體顆粒及蠟質的影響、變頻控制系統可在地面輕松實現生產參數的調節等特點,在青海油田淺層出砂油藏中推廣應用，徹底解決了油井結蠟、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達到了一個新的水平。通過實踐中的摸索，螺桿泵井產液耗能和泵進出口壓差的關系也得到了認識，在螺桿泵井上也實現了節能降耗的目的。

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Ⅱ號油田。目前，油砂山油田油井總數300 多 口 ， 平 均 泵 掛 深 度 425m， 產 液 綜 合 含 水40% ， 單 井 平 均 日 產 液 量 2.02t， 以 抽 油 機 井 生 產為主。結蠟對抽油泵影響嚴重，熱洗液對油層傷害大，采用蒸汽清蠟很不徹底，依靠作業維護油井正常生產，抽油機井檢泵周期平均 136天。引入螺桿泵采油技術后，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 井產液噸百米耗電量與螺桿泵進出口壓差的規律如圖1所示。

圖1 油砂山油田螺桿泵井能耗特征

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

2 螺桿泵采油能耗特征曲線的認識

從油砂山油田和躍進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 塊 原 油 物性的差異，螺桿泵能耗特性曲線存在差異。螺桿泵進出口壓差和產液噸百米耗電量分布規律基本符合二次曲線方程，表現出兩邊能耗高，中間能耗低的特征。這也符合螺桿泵正常運轉時，容積效率、機械效率隨螺桿泵進出口壓差而變化的規律。

螺桿泵進出口壓差較低、無產液量漏失時，容積效率為 100%，轉子和定子橡膠摩擦力大，機械效率低，系統效率低，油井產液耗電量升高。

圖2 躍進油田螺桿泵能耗特征

螺桿泵進出口壓差繼續升高時，有少量液體漏失，容積效率緩慢降低，轉、定子間的干摩擦變為有潤滑的摩擦，機械效率緩慢升高；當進出口壓差繼續升高時，一部分液體漏失，定、轉子間的摩擦變為與液體的摩擦，摩擦損失很小，機械效率很高。在這一區域，容積效率開始急劇下降，機械效率已接近最大值，總效率最高，油井產液耗電量降低。

螺桿泵進出口壓差進一步升高，液體漏失量也隨著進一步升高，雖然定、轉子間的摩擦仍然為與液體的摩擦，機械效率很高，但是容積效率開始急劇下降，油井產液量隨壓力的上升而降低，油井產液量低，單位產液耗電量升高。

3 螺桿泵能耗特性曲線的應用

青海油田不斷完善認識螺桿泵能耗特性曲線，并且根據螺桿泵能耗特性曲線指導螺桿泵井作業設計，要求設計泵掛深度必須在螺桿泵能耗特性曲線最佳能耗區域。油砂山油田泵掛深度普遍較淺，下泵深度達不到設計要求，導致泵進出口壓差過小，主要能量消耗為機械摩擦，油井產液消耗的能量只占一部分，系統效率低。因此，要求生產廠家減少螺桿泵定、轉子之間的過盈配合量，使螺桿泵最低能耗區域左移，達到減少機械摩擦、提高系統效率的目的。

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

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

4 結論

通過這幾年的實際探索，螺桿泵采油技術在青海油田比較適應低產、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出口壓差，油井產液單位能耗低于抽油機采油方式。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、轉子之間的過盈配合量還需要進一步的優化，真正達到高效節能的目的。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.002

2013-01-05）

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