地面驅動螺桿泵采油技術優化

賈樹楷（勝利油田現河采油廠采油二礦采油11隊 山東東營 257000）

地面驅動螺桿泵采油技術是從上個世紀八十年代逐漸發展起來的。螺桿泵采油技術的泵效高，和其他采油方式相比，具有許多優勢，因此得到的廣泛的推廣和應用。我國的螺桿泵采油技術興起于上個世紀八十年代末期。首先開展了地面驅動螺桿泵采油技術的理論研究和室內實驗，經過不斷的研究改進，螺桿泵采油技術進行了現場試驗，通過對現場試驗問題的不斷改進，螺桿泵采油裝置的工作穩定性和工作效率，都得到了較大的提高。螺桿泵采油裝置結構簡單、設備的造價低，可以有效的減少油田采油的設備投入資本。螺桿泵采油裝置安裝較為方便，設備的占地面積小，質量較輕，可以直接安裝到油井的井口。螺桿泵采油技術的泵效一般都較高，如果設備運行良好的話，泵效通常情況下都會在百分之九十左右，而且采油輸出的液流穩定性較高。螺桿泵采油技術可以適用于不同粘度原油的開采，在含砂量較高的井中，螺桿泵依然可以保證較高的工作效率。螺桿泵以其特殊的性能，可以適用于定向井的造斜段，而且采油設備所占用的體積較小，可以很好的適用于海上采油。螺桿泵采油過程中，井口的回壓值較大，可以更好的方便原油的輸送。由于地面驅動螺桿泵采油技術的諸多優勢，在全國各油田都得到較快的發展。

一、地面驅動螺桿泵采油技術的原理分析

地面驅動采油螺桿泵主要兩種類型，一種是電機直接驅動螺桿泵，另一種是利用皮帶傳動驅動螺桿泵。電機直接傳動的方式，電機安裝在設備的最上部，電機的方向垂直向下，電機在電流的作用驅動減速機做旋轉運動，電機的轉速經過減速機減速后，直接驅動抽油桿運動。皮帶傳動螺桿泵采油技術的電機安裝在設備的一側，電機的旋轉運動通過皮帶傳遞到減速器上，減速開始旋轉運動并且驅動井下抽油桿旋轉，抽油桿再帶動井下螺桿泵運動，完成采油的整個過程。具體的工藝流程為，井口電機的旋轉運動經過減速器減速之后，驅動抽油桿進行旋轉運動，抽油桿下部連接螺桿泵的轉子，抽油桿旋轉運動后，螺桿泵的轉子就開始做旋轉運動。螺桿的定子和轉子之間可以形成密封腔室，當轉子旋轉時，定子和轉子之間的腔室開始運動，密封的腔室沿著螺桿中心軸向上運動，從而將螺桿泵下部的原油推動到螺桿泵的上部，從而實現了原油的舉升。

二、地面驅動螺桿泵采油技術優化研究

地面驅動螺桿泵的工作參數，能否和螺桿泵的性能相匹配，關系到采油螺桿泵設備能否發揮出最大的效率，能否降低采油的成本。通過對螺桿泵采油裝置工作原理的分析，結合采油螺桿泵實際的工作參數，提出了地面驅動螺桿泵采油技術的優化方法，首先根據地層的壓力、含油量、油井的產液量等參數，進行油藏中井底流壓的計算，根據油層的深度，確定出螺桿泵最初的下入深度。然后利用井筒中流體的壓力和速度分析，得到井筒流體參數隨著井深的變化關系，得到井下螺桿泵入口處，井底壓力、流體溫度、密度等流體參數。依據設計的套管壓力和井筒多相流的計算結果，得到井下螺桿泵的沉沒壓力。沉沒壓力的設置前提是，泵的入口壓力不大于沉沒壓力，這樣才能夠保證在設計的泵的下入深度條件下，螺桿泵能夠發揮出應有的性能。選擇出螺桿泵采油技術適用的抽油桿柱類型，抽油桿柱的類型確定后，可以利用井口的回壓值，以及井筒多相流的計算結果，自井口向下計算，得到螺桿泵的工作壓力和泵出入口的壓力差。根據下入螺桿泵的型號，利用螺桿輸送的基本原理，計算出下入螺桿泵的排量。由于地下原油和地面原油性質的差異，地面計算得到的螺桿泵排量，需要利用原油的體積系數等物性參數，求出井下螺桿泵的實際工作排量。依據螺桿泵的性能參數，計算出需要的螺桿轉速，以及該條件下螺桿泵的排液量。完成螺桿泵采油抽油桿的強度校核，將螺桿泵采油桿柱劃分成幾個部分，逐級進行采油桿柱的強度校核，強度校核的方向為自下而上。如果計算到某一斷面后，抽油桿的強度不夠，說明設計的抽油桿結構不合理強度不夠，因此需要依據校核得到的差值，重新進行抽油桿柱的設計，直到整個抽油桿的強度都滿足要求。記錄該下泵深度條件下，螺桿泵的作用壓力和轉速，分析出地面驅動螺桿泵采油技術整個系統效率。逐步的上提抽油桿和螺桿泵，計算相應的螺桿泵出入口壓力差和轉速，分析該深度下螺桿泵采油的系統效率。直到螺桿泵上升位置的入口壓力小于螺桿泵的沉沒壓力時結束。根據記錄得到的螺桿泵采油系統整體效率的值，選擇出螺桿泵采油系統最大的系統效率，找出相對應的下泵深度和轉速，該下泵深度和轉速就是優化后的螺桿泵采油工作參數。

結束語

螺桿泵采油技術以其優異的性能，在我國各油田都得到了廣泛應用，對于提高采油效率和降低采油成本具有重要的意義。如果螺桿泵的工作參數和螺桿泵的性能不匹配，就會大大的影響到螺桿泵的效率和工作壽命。螺桿泵采油裝置安裝方便，占地面積小，質量輕，可以直接安裝到油井井口。地面驅動采油螺桿泵主要兩種類型，電機直接驅動螺桿泵和皮帶傳動驅動螺桿泵。螺桿泵沉沒壓力的設置前提是，螺桿泵的入口壓力不大于泵的沉沒壓力。將螺桿泵采油抽油桿柱劃分成幾個部分，逐級進行抽油桿的強度校核，強度校核的方向為自下而上。通過研究對于提高螺桿泵的工作效率，保證油井高產，降低采油成本具有重要的意義。

[1]王國慶,師國臣等,大慶油田螺桿泵機采井系統效率現狀及對策[J].石油礦場機械,2011.

[2]馬圣賢,地面驅動螺桿泵抽油井生產系統優化設計方法研究與應用[D]:碩士研究生論文,中國石油大學(華東).

[3]晏樣慧,螺桿泵采油裝置的分析與優化設計[D]:碩士研究生學位論文,中國石油大學(華東).